Refrigeração de ambientes por absorção utilizando energia solar térmica com ênfase na redução da carga do sistema elétrico nacional: uma alternativa à refrigeração por compressão mecânica de vapor

Lisboa, Bruno Koech

Refrigeração de ambientes por absorção utilizando energia solar térmica com ênfase na redução da carga do sistema elétrico nacional: uma alternativa à refrigeração por compressão mecânica de vapor

dc.contributor.advisor	Felippe, Luiz
dc.contributor.author	Lisboa, Bruno Koech
dc.coverage.spatial	Florianópolis	pt_BR
dc.date.accessioned	2017-10-24T20:30:04Z
dc.date.accessioned	2020-12-02T15:28:04Z
dc.date.available	2017-10-24T20:30:04Z
dc.date.available	2020-12-02T15:28:04Z
dc.date.issued	2017
dc.description.abstract	Sun delivers to the Earth atmosphere 1.53x1018 kWh per year, while the world energetic consumption according to DOE/EIA in 2008 was 1.48x1014 kWh. In this way, the solar energy that arrives to our planet is 10,000 times bigger than our demand. A great part of this energy comes as light and heat. Light that can be converted in electricity by photovoltaic panels by the photoelectric effect, meanwhile with low efficiency, high expenses of implantation and sensible to high temperatures. On the other hand, the solar thermal waves that reach the Earth, and are directed to the suggested system object of this research, can convert into useful energy with higher efficiency, lower cost of implantation when compared to photovoltaic panels, and with the great advantage that as higher the temperature of the collectors, bigger the energy conversion. PROCEL (2005) says that 44% of electric energy from Brazilian homes are used to bath water heating and air conditioning, transforming electricity, a noble energy, in thermal energy. Electricity, in general, is produced far from the consumer units and involves large amount of resources to deliver this energy to final consumer. This research aims to the rational use of electricity and also to reduce the needs of transmission and distribution lines. Electricity is straight associated to HDI, as the type of energy matrix adopted in a country is another indicator of development, associating cleaner and renewable matrices to developed countries, or in the way of development. The question that targeted this quest was: “Which contributions this form of energy can offer to the transformation for Brazilian energetic reality and why is that belief?” In the way that the main goal of this paper is to point evidences that the use of thermal solar energy can significantly contribute to two vectors of great environmental impacts, which are the rational use of electrical energy and to reduce the needs of building new transmission and distribution lines. However the use of solar energy to heat water is a well-known and wellaccepted technology, the use of heat to produce cold is not well-spread, besides being a technology that precedes the mechanical steam compression and wellstudied. There is no stimulus, neither from the government or society, to embrace the idea of cooling with the Sun. Perhaps just unfamiliarity with the theme. The main principle of this equipment consists in an absorber fluid and a refrigerant in a homogeneous mix, with no interaction between them, which can be separated by the action of heat, be it from the Sun or any other source of energy, in refrigerant steam and liquid absorber. As soon as the refrigerant is alone, it passes through a heat-exchanger to lose heat and condensate. As soon as the refrigerant get in the liquid state it passes through a pressure reducing valve when occurs an adiabatic expansion, reducing its temperature and allowing the formation of bubbles. Then the fluid passes through another heat exchanger, the evaporator, and the bubbles of refrigerant increase its development until the state of saturation as the refrigerant removes heat from the environment to be refrigerated. The saturated steam is then mixed with the absorber fluid that reduces its specific volume and release heat. A pump pushes the solution to the higher pressure of the system and the cycle restarts. The system can use several mixes of refrigerant/absorber according to the conditions of work and temperatures needed. The most common mixes are “ammonia + water” and “water + lithium bromide”, in both cases the first component is the refrigerant and the second, the absorber. During the development of this technology, the mix of “ammonia + water” was widely used, but it lost space to “water + lithium bromide”, because it’s safer and more environment-friendly. This research identifies a large market for this technology, in the field of air-conditioning or refrigeration, and that special attention should be given to this subject.	en
dc.description.abstract	O Sol fornece à atmosfera da Terra 1,53x1018 kWh por ano, enquanto o consumo energético mundial em 2008 segundo a DOE/EIA dos Estados Unidos foi de 1,48x1014 kWh, ou seja, cerca de 10.000 vezes mais que toda a demanda energética do planeta. Grande parte desta energia chega a Terra em forma de calor e luz. Energia luminosa esta, pode ser convertida em eletricidade em painéis fotovoltaicos através do efeito fotoelétrico, entretanto com baixo rendimento, alto custo de implantação e sensível a altas temperaturas. As ondas térmicas oriundas do Sol, por sua vez, e que são aplicadas ao sistema proposto nesta pesquisa, podem se converter em energia útil com um maior rendimento e menor custo de implantação em comparação com um sistema fotovoltaico e com a vantagem de quanto maior a temperatura, maior a conversão de energia. O Centro PROCEL (2005) aponta que 44% da energia elétrica nas residências brasileiras são utilizadas para aquecimento de água para banho e condicionamento de ar. Desta forma, converte-se energia elétrica, energia nobre, em energia térmica. A energia elétrica geralmente é gerada longe das unidades consumidoras, somando-se a essa pesquisa além da vantagem do uso racional de energia, a redução da necessidade de construção de sistemas de transmissão e distribuição de energia elétrica, sendo esta uma forma de geração de energia que se junta e fortalece ao movimento de geração distribuída. A energia elétrica está diretamente relacionada ao IDH, sendo o tipo de matriz energética adotada, outro indicador de desenvolvimento, associando-se matrizes limpas e renováveis aos indicadores de países mais desenvolvidos ou a caminho do desenvolvimento. A pergunta que motivou essa pesquisa foi: “Quais contribuições que essa forma de energia pode oferecer para a transformação da realidade energética brasileira e porque se acredita nisso?”. De modo que o objetivo central deste trabalho é apontar evidências de que a utilização da energia solar térmica pode contribuir de maneira significativa com dois vetores de grande impacto ambiental que são o uso racional de energia e a redução da necessidade de construção de redes de transmissão e distribuição. Utilizar o calor oriundo do Sol para esquentar água em residências já é um processo bem disseminado e de grande aceitação. Por sua vez, utilizar o calor como fonte de energia para separar um fluido do outro e aumentar sua entalpia, processo que, apesar de conhecido e dominado, não atraiu os olhares da população e dos governos, estes últimos responsáveis por conceder estímulos à utilização do refrigerador solar. O princípio deste equipamento consiste em um fluido absorvedor e de um fluido refrigerante que formam uma mistura líquida homogênea, sem interagir, que são separados pela atuação de calor, proveniente do Sol, ou outra fonte, em vapor do refrigerante e absorvedor líquido. O vapor de refrigerante passa pelo condensador, perde calor, e volta ao estado líquido. Na sequência sofre uma expansão adiabática, reduz sua temperatura e ocorre a formação de bolhas de vapor de refrigerante. Em seguida o fluido atravessa um trocador de calor que retira calor do ambiente e atinge o estado de vapor saturado. O líquido absorvedor neste momento se mistura novamente com o refrigerante, liberando calor e sendo bombeado novamente para a alta pressão, reiniciando o ciclo. Podem ser usadas várias misturas de refrigerante/absorvedor para o sistema. As mais comuns, entretanto, são “amônia + água” e “água + brometo de lítio”, sendo, em ambos os casos, o primeiro componente o refrigerante e o segundo, o absorvedor. A mistura “amônia + água” foi muito empregada durante o desenvolvimento desta tecnologia, entretanto por utilizar um gás nocivo à camada de ozônio, esta mistura foi substituída pelo brometo de lítio + água, mistura menos agressiva à natureza. Como resultado da pesquisa identificou-se um grande mercado consumidor para esta tecnologia, seja em aplicações de condicionamento de ambientes, ou em refrigeradores, e que, atenções governamentais e empresariais se fazem necessárias.	pt_BR
dc.format.extent	70 f.	pt_BR
dc.identifier.uri	https://repositorio.animaeducacao.com.br/handle/ANIMA/12056
dc.language.iso	pt_BR	pt_BR
dc.rights	Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/	*
dc.subject	Sol	pt_BR
dc.subject	Absorção	pt_BR
dc.subject	Refrigeração	pt_BR
dc.title	Refrigeração de ambientes por absorção utilizando energia solar térmica com ênfase na redução da carga do sistema elétrico nacional: uma alternativa à refrigeração por compressão mecânica de vapor	pt_BR
dc.type	Estudo de Caso	pt_BR
local.author.curso	Energias Renováveis Enfase em Sustentabilidade	pt_BR
local.author.unidade	UNISUL / Florianópolis	pt_BR
local.rights.policy	Acesso aberto	pt_BR
local.subject.area	Engenharias	pt_BR
local.subject.areaanima	Engenharias	pt_BR