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Pesquisadores norte-americanos inventam um kit que permite aquecer água com qualquer painel solar fotovoltaico
Cientistas norte-americanos desenvolveram um novo tipo de painel solar que não só gera eletricidade, mas também produz água quente sanitária. Essa inovação poderia reduzir significativamente a pegada de carbono e os gastos de energia das residências.
Pesquisadores do laboratório Multiphysics Interaction Lab (MiLab) publicaram um artigo na revista International Journal of Thermofluids sobre essa tecnologia solar inovadora. O artigo, intitulado “An experimental analysis of a hybrid photovoltaic thermal system through parallel water pipe integration”, descreve como um módulo solar fotovoltaico pode ser utilizado para aquecer água, proporcionando assim uma solução eficiente e sustentável.
Design e funcionamento do sistema híbrido de energia solar
O design do sistema híbrido fotovoltaico-térmico não só produz água quente, mas também mantém os painéis solares mais frescos, melhorando assim seu desempenho. O líquido que circula atua como refrigerante, o que aumenta a capacidade dos módulos de converter a energia solar em eletricidade. Segundo os cientistas, essa abordagem de refrigeração é simples e prática, melhorando a eficiência elétrica dos painéis enquanto oferece uma solução sustentável para as necessidades de água quente residencial.
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Ilustração que mostra os componentes do protótipo: (1) painel fotovoltaico/T, (2) coletor de tubo de cobre de saída, (3) tubulações isoladas, (4) válvula de segurança, (5) tanque de armazenamento de água quente solar, (6) bomba, (7) coletor de tubo de cobre de entrada, (8) medidor de fluxo, (9) termopar de fluido de entrada, (10) multímetro, (11) termopares de superfície fotovoltaica, (12) fluido de saída de termopar, (13) piranômetro, (14) aquisição de dados, (15) computador. Crédito da foto: Laboratório de Interação Multifísica (MiLab), Licença Creative Commons CC BY 4.0
O painel solar híbrido incorpora em sua parte traseira tubulações que permitem a circulação de água a um fluxo máximo de 3 litros por minuto, impulsionado por uma bomba centrífuga independente de 11 watts.
Protótipo e avaliação
Para avaliar a eficácia do conceito, os pesquisadores desenvolveram um protótipo de painel solar policristalino de 250 watts baseado em sua tecnologia. O dispositivo foi instalado em um ambiente externo com um ângulo de inclinação de 30% e orientação para o sul. Utilizaram tubulações de cobre para a circulação da água e equiparam a instalação com vários sensores para medir os parâmetros de funcionamento, incluindo um fluxômetro, um multímetro e um piranômetro. Compararam os resultados com um sistema similar instalado no campus da Universidade Notre Dame-Louaize no Líbano.
Resultados promissores na geração e economia de energia
Os dados coletados mostraram que o painel solar híbrido poderia gerar 4% a mais de potência graças ao efeito de resfriamento da água que circula pelas tubulações de cobre. No entanto, para aproveitar esse benefício, o líquido deve circular constantemente para evitar o risco de superaquecimento devido ao calor acumulado. Além disso, os pesquisadores registraram uma eficiência elétrica média de 11,5%, em comparação com 10% de um módulo sem refrigeração. A eficiência total alcançou 75%, o que representa 65% a mais que o painel solar de referência.
Impacto na sustentabilidade
Essa tecnologia representa um avanço significativo no campo da energia solar e da sustentabilidade. Ao combinar a geração de eletricidade com a produção de água quente sanitária, não só se otimiza o uso da energia solar, mas também se proporciona uma solução prática e ecológica para os lares. A redução da pegada de carbono e dos custos energéticos são benefícios adicionais que fazem dessa inovação uma opção atraente para aqueles interessados em ecologia e sustentabilidade.
Mais informações: www.sciencedirect.com
