BRPI1004669A2 - Hybrid water heating and photovoltaic generation system with better use of solar energy - Google Patents
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Abstract
SISTEMA HÍBRIDO DE AQUECIMENTO DE ÁGUA E GERAÇçO FOTOVOLTAICA COM MELHOR APROVEITAMENTO DA ENERGIA SOLAR. A presente invenção apresenta um sistema híbrido de geração fotovoltaica e aquecimento de água. Este sistema apresenta um módulo de células solares com um trocador de calor em sua traseira, um coletor solar térmico ligado ao módulo de modo a ter um grau de liberdade angular e um boiler para armazenar a água quente. Água fria vinda de um caixa d'água resfria o módulo ao passar pelo trocador de calor. O grau de liberdade entre o módulo e o coletor é interessante, pois assim pode-se ajustar o sistema de acordo com a posição do Sol para maximizar a extração da energia (este posicionamento pode ser feito com um posicionador eletrônico movido por um servo-motor) . Isto ocorre devido à utilização da reflexão de infravermelho promovida pelas células, que pode auxiliar no aquecimento da água. Portanto, este invento melhora os dispositivos em dois sentidos: resfriando as células (aumentando suas eficiências) e melhorando o sistema de aquecimento.HYBRID WATER HEATING AND PHOTOVOLTA GENERATION SYSTEM WITH BETTER USE OF SOLAR ENERGY. The present invention features a hybrid photovoltaic generation and water heating system. This system features a solar cell module with a heat exchanger on its back, a thermal solar collector attached to the module to have a degree of angular freedom and a boiler to store hot water. Cold water from a water tank cools the module as it passes the heat exchanger. The degree of freedom between module and collector is interesting as the system can be adjusted according to the position of the sun to maximize energy extraction (this positioning can be done with an electronic positioner driven by a servo motor). ). This is due to the use of infrared reflection promoted by the cells, which can assist in heating water. Therefore, this invention improves devices in two ways: cooling the cells (increasing their efficiencies) and improving the heating system.
Description
"Sistema híbrido de aquecimento de água e geração fotovoltaica com melhor aproveitamento da energia"Hybrid water heating and photovoltaic generation system with better use of energy
solar"solar"
CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF INVENTION
Esta invenção se baseia em um sistema que extrai a energiaThis invention is based on a system that extracts energy
solar de duas formas: usa a energia da radiação infravermelha de ondas mais longas para o aquecimento de água e a energia da radiação visível e no infravermelho mais próximo para geração de energia elétrica por conversão fotovoltaica. Ela minimiza bastante as falhas que são encontradas nos produtos já inventados, pois ela utiliza dois recursos ainda não explorados de forma conjunta. O primeiro é a separação da água que resfria as células e aumenta sua eficiência, da água que passa pelo aquecimento. 0 segundo é a utilização da radiação infravermelha refletida e não aproveitada pelas células solares para auxiliar o aquecimento da água. Além disto, esta invenção pode contar com um posicionador que faz a procura da melhor disposição do sistema para melhor extração da energia solar.Solar in two ways: It uses the energy of longer-wave infrared radiation for water heating and the energy of visible and near-infrared radiation for photovoltaic conversion power generation. It greatly minimizes the flaws that are found in products already invented, as it utilizes two features not yet explored together. The first is the separation of water that cools cells and increases their efficiency from water that undergoes heating. The second is the use of infrared radiation reflected and unused by solar cells to assist water heating. In addition, this invention can rely on a positioner that seeks the best arrangement of the system for better extraction of solar energy.
. 20 O desenvolvimento de novos dispositivos e sistemas para. 20 The development of new devices and systems for
utilização de energia alternativa é um dos ramos mais pesquisados atualmente. Se tratando de energia solar a pesquisa é ainda mais acentuada, principalmente em sistemas híbridos para melhor aproveitamento desta energia. Estes sistemas podem ser largamente utilizados em residências · de médio e grande porte. Porém, muitas falhas são encontradas nas invenções e nos produtos já comercializados. FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOAlternative energy utilization is one of the most researched branches today. When it comes to solar energy the research is even more pronounced, especially in hybrid systems to better use this energy. These systems can be widely used in medium and large homes. However, many flaws are found in inventions and products already marketed. BACKGROUND OF THE INVENTION
A energia solar sempre foi e ainda é bastante cobiçada por engenheiros, físicos e pesquisadores de todo o mundo. A potência existente nesta fonte de energia é capaz de alimentar diversas atividades, entre elas a produção de energia elétrica e aquecimento de água, alvos da presente invenção.Solar energy has always been and is still very much coveted by engineers, physicists and researchers from around the world. The power present in this energy source is capable of feeding several activities, among them the electric power production and water heating, targets of the present invention.
Convencionalmente, a conversão solar em eletricidade e a coleta de calor são feitos em dois aparatos separados. Coletores térmicos solares são responsáveis por armazenar a energia do Sol através do aquecimento de ar ou fluidos, enquanto as células fotovoltaicas são usadas para conversão de radiação solar em energia elétrica. Porém, a eficiência das células fotovoltaicas é inversamente proporcional à temperatura de funcionamento, ou seja, quando as células fotovoltaicas se aquecem, elas têm sua eficiência comprometida.Conventionally, solar conversion to electricity and heat collection are done in two separate apparatuses. Solar thermal collectors are responsible for storing the sun's energy by heating air or fluids, while photovoltaic cells are used to convert solar radiation into electrical energy. However, the efficiency of photovoltaic cells is inversely proportional to the operating temperature, ie when the photovoltaic cells heat up, their efficiency is compromised.
A melhor forma de dissipar esse calor, fazendo a manutenção da eficiência das células fotovoltaicas, é criar um fluxo de fluido nessas células. Por sua vez, ao criar este fluxo, torna-se possível a utilização do fluido quente para diversos fins.The best way to dissipate this heat while maintaining the efficiency of photovoltaic cells is to create a fluid flow in these cells. In turn, by creating this flow, it is possible to use the hot fluid for various purposes.
Sabe-se que a água é um elemento bastante eficiente para portar calor e resfriar as células fotovoltaicas, prevenindo que exista qualquer comprometimento em seu funcionamento. Dessa forma, diversas pesquisas têm se direcionado para o desenvolvimento de sistemas híbridos de geração fotovoltaica e aquecimento de água. Assim, muitos dos produtos e sistemas já criados utilizam um coletor térmico posicionado atrás de um módulo fotovoltaico, e esse aproveita-se do calor liberado pelo módulo para aquecer fluidos e conseqüentemente resfriar as células.Water is known to be a very efficient element to carry heat and cool photovoltaic cells, preventing any compromise in their operation. Thus, several researches have been directed to the development of hybrid photovoltaic generation and water heating systems. Thus, many of the products and systems already created use a thermal collector positioned behind a photovoltaic module, which takes advantage of the heat released by the module to heat fluids and consequently cool the cells.
Podemos verificar que uma grande quantidade de documentos apresenta estrutura de montagem semelhante, como, por exemplo, o documento FR 2926676, que descreve um equipamento híbrido formado por um coletor térmico, montado no interior de um suporte sobre o qual ele se apóia e dentro do qual pode circular um fluido com o qual troca calor. 0 suporte possui uma face anterior destinada à exposição à luz, compreendendo ao menos uma célula fotovoltáica disposta sobre uma face posterior do captador térmico. A troca de calor entre o coletor térmico e o fluido é responsável pela manutenção do funcionamento das células fotovoltaicas, como já dito acima.It can be seen that a large number of documents have a similar mounting structure, such as FR 2926676, which describes hybrid equipment consisting of a thermal collector mounted within a support on which it rests and within the which can circulate a fluid with which it exchanges heat. The holder has a front face for exposure to light comprising at least one photovoltaic cell disposed on a rear face of the heat trap. The heat exchange between the thermal collector and the fluid is responsible for maintaining the operation of the photovoltaic cells, as stated above.
Por sua vez, no documento ES2303456 também é descrito um painel solar híbrido, fotovoltaico e térmico, capaz de gerar energia fotovoltaica e aquecimento de água. Ele é formado por uma chapa de material de elevada condutividade térmica, células fotovoltaicas são montadas diretamente sobre o coletor, por onde corre um fluido responsável por captar o calor, diminuindo a temperatura das células fotovoltaicas, e elevando a temperatura da água, assim como no equipamento descrito anteriormente.In turn, ES2303456 also describes a hybrid solar photovoltaic solar panel capable of generating photovoltaic energy and water heating. It is formed by a plate of material of high thermal conductivity, photovoltaic cells are mounted directly on the collector, where a fluid responsible for capturing the heat, decreasing the temperature of the photovoltaic cells, and raising the temperature of the water, as well as in the equipment described above.
O pedido de patente W02007129985 também descreve um aparato que integra, em um único painel, a geração de energia elétrica por radiação solar através de painéis fotovoltaicos, e a geração de calor pelos coletores térmicos. Logo abaixo desse painel são dispostos canos por onde corre um fluido refrigerante do sistema. Finalmente, o documento US2009/0114212 descreve um aparato que, assim como nos equipamentos descritos acima, também visa aumentar a eficiência de células solares. É diferencialmente formado por uma primeira área que contém' lentes de Fresnel refratárias, as quais fazem com que a luz solar seja focada na zona fotovoltaica localizada inferiormente a ela. Energia solar é armazenada entre essas duas camadas e pode ser captada por insuladores localizados na camada inferior. 0 calor então pode ser conduzido ,através de canos preenchidos por ar ou fluidos.Patent application W02007129985 also describes an apparatus that integrates solar radiation power generation through photovoltaic panels and heat collector heat generation into a single panel. Just below this panel are pipes through which a refrigerant flows from the system. Finally, US2009 / 0114212 describes an apparatus which, as in the equipment described above, also aims to increase the efficiency of solar cells. It is differentially formed by a first area containing refractory Fresnel lenses, which cause sunlight to be focused on the photovoltaic zone located below it. Solar energy is stored between these two layers and can be captured by insulators located in the lower layer. Heat can then be conducted through air or fluid filled pipes.
Nessa camada ainda, existe uma segunda região onde se localizam células fotovoltaicas, para as quais a luz solar é direcionada pelas lentes Fresnel e onde a energia solar é convertida em elétrica. Visando maximizar o funcionamento das células fotovoltaicas, essa área possui canais por onde pode passa ar ou fluido com a função de resfriá-las.In this layer, there is a second region where photovoltaic cells are located, to which sunlight is directed by Fresnel lenses and where solar energy is converted into electrical. In order to maximize the operation of photovoltaic cells, this area has channels through which air or fluid can pass with the function of cooling them.
Podemos verificar, entretanto, que todos estes equipamentos apresentam um erro que está em sua própria montagem. 0 fato de o coletor ser colocado atrás do módulo, como verificamos nos documentos descritos acima, apresenta dois problemas: impede que o sol atinja o coletor, prejudicando o aquecimento da água; e se a água estiver mais quente que o módulo, as células solares passarão a ser aquecidas, prejudicando a conversão fotovoltaica.We can verify, however, that all these devices have an error that is in their own assembly. The fact that the collector is placed behind the module, as we have seen in the documents described above, presents two problems: it prevents the sun from reaching the collector, impairing water heating; and if the water is hotter than the module, the solar cells will be heated, impairing photovoltaic conversion.
Diferentemente das patentes mencionadas anteriormente, oUnlike the aforementioned patents, the
documento US6063996 mostra um sistema híbrido montado em formato triangular onde em uma face há células solares enquanto a outra atua como coletor. O fluido passa por baixo desta estrutura triangular, retirando calor destas duas faces e, em conseqüência, se aquecendo. 5/19US6063996 shows a triangular mounted hybrid system where on one side there are solar cells while the other acts as a collector. The fluid passes beneath this triangular structure, drawing heat from these two faces and, as a result, warming up. 5/19
Como dito anteriormente, esta patente também sofre com o problema de aquecer as células se o fluido estiver mais quente. Assim, o objetivo do produto não pode mais ser alcançado, além de, na realidade, piorar a eficiência das células. Este é um problema comum e se repete em praticamente todos os sistemas hibridos existentes.As stated earlier, this patent also suffers from the problem of heating cells if the fluid is warmer. Thus, the product goal can no longer be achieved, and actually worsen cell efficiency. This is a common problem and is repeated in virtually all existing hybrid systems.
A presente invenção, diferente das descritas anteriormente, utiliza, de forma vantajosa, água sempre vinda de uma caixa d'água para resfriar as células fotovoltaicas e, portanto, fria. Essa água, após capturar o calor das células fotovoltaicas, é transferida para um boiler, não retornando então à caixa d'água e permitindo que a eficiência dessas células se mantenha constante. Deve-se observar que na redução da demanda de água aquecida, o sistema simplesmente para de .receber água fria e a função de resfriamento da célula é reduzida. De qualquer forma, o sistema proposto aqui na média terá as células trabalhando com maior eficiência maior que os antes propostos.The present invention, unlike those described above, advantageously utilizes water always coming from a water tank to cool the photovoltaic cells and therefore cold. This water, after capturing the heat of the photovoltaic cells, is transferred to a boiler, not returning to the water tank and allowing the efficiency of these cells to remain constant. It should be noted that in reducing the demand for heated water, the system simply stops receiving cold water and the cooling function of the cell is reduced. Anyway, the system proposed here on average will have cells working with higher efficiency than those previously proposed.
Além disso, uma segunda falha nos sistemas já inventados é a não-utilização da reflexão de infravermelho das células do módulo solar. Esta reflexão ocorre principalmente na região de contato elétrico sob as células. Ela ocorre para a faixa de radiação infravermelha transparente e não aproveitada pela célula. Por ser transparente, ela atravessa o material da célula e reflete no metal dos contatos. Esta reflexão pode ser utilizada para auxiliar o aquecimento da água, aumentando o aproveitamento da energia solar. A presente invenção, vantajosamente, posiciona os dois dispositivos, coletor térmico e células solares, lado a lado, em um ângulo pré- determinado, de forma que as células solares reflitam o infravermelho sobre os coletores térmicos.In addition, a second flaw in the invented systems is the non-use of infrared reflection from solar module cells. This reflection occurs mainly in the region of electrical contact under the cells. It occurs for the range of transparent infrared radiation not used by the cell. Because it is transparent, it cuts through the material of the cell and reflects in the metal of the contacts. This reflection can be used to assist water heating, increasing the use of solar energy. The present invention advantageously positions the two devices, heat collector and solar cells, side by side at a predetermined angle so that the solar cells reflect the infrared over the heat collectors.
Dessa forma, amplia-se o aproveitamento da reflexão e é favorecido ainda mais o aquecimento da água, a qual, por sua vez, é a mesma que foi armazenada no boiler e já está, portanto, pré-aquecida.This increases the use of reflection and further favors the heating of water, which, in turn, is the same as that stored in the boiler and is therefore already preheated.
BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃOBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
A presente invenção trata-se de um sistema híbrido de geração fotovoltaica e de aquecimento de água que compreende módulo de células solares, coletor solar térmico, trocador de calor, conexões, boiler e tubulações de água.The present invention is a hybrid photovoltaic generation and water heating system comprising solar cell module, thermal solar collector, heat exchanger, fittings, boiler and water pipes.
Nesse sistema, o módulo de células solares, por sua vez, compreende uma placa polimérica superior, células solares, uma camada metálica, uma placa polimérica inferior, uma conexão entre as células e fiação de saída, sendo que as mesmas podem ser dispostas sobre substratos cristalinos ou flexíveis.In this system, the solar cell module, in turn, comprises an upper polymeric plate, solar cells, a metal layer, a lower polymeric plate, a connection between cells and output wiring, which may be arranged on substrates. crystalline or flexible.
Além disso, as camadas metálicas das células solares promovem reflexão do infravermelho incidente no coletor térmico, o qual, por sua vez, compreende uma estufa formada por um recipiente coberto preferencialmente por placa de vidro ou polímero transparente. Dentro deste recipiente se encontra um tubo em formato de serpentina ou alguns tubos paralelos que servem para conduzir a água que é aquecida pelo Sol.Furthermore, the metallic layers of the solar cells promote reflection of the infrared incident on the thermal collector, which in turn comprises a greenhouse formed by a container preferably covered by glass plate or transparent polymer. Inside this container is a coil-shaped tube or some parallel tubes that serve to conduct water that is heated by the sun.
0 coletor térmico e o trocador de calor, podem ter curvaturas e formas variáveis, sendo que o trocador de calor compreende preferencialmente tubos paralelos ou serpentina. 0 trocador de calor deve ainda ser posicionado internamente à estufa e atrás do módulo de células solares, sendo fixado neste através de um material adesivo e condutor térmico.The heat collector and heat exchanger may have varying curvatures and shapes, the heat exchanger preferably comprising parallel tubes or coils. The heat exchanger must also be positioned internally within the greenhouse and behind the solar cell module and fixed to it by an adhesive and thermally conductive material.
No sistema proposto, o módulo de células solares e o coletor solar térmico devem ser posicionados voltados para a incidência da radiação solar, sendo que um ou ambos osIn the proposed system, the solar cell module and the solar thermal collector should be positioned facing the incidence of solar radiation, with one or both
dispositivos podem ser fixos ou móveis. No caso de serem móveis, o posicionamento desses dispositivos ocorre através de um sistema eletrônico, preferencialmente um sistema caça- sol e poderá haver variação na angulação entre eles ou rotação do sistema.Devices can be either fixed or mobile. If they are mobile, the positioning of these devices occurs through an electronic system, preferably a sun visor system and there may be variation in the angulation between them or rotation of the system.
As conexões que formam o sistema são resistentes à temperatura e à fadiga, podendo ser metálicas ou poliméricas quando o sistema for fixo, ou formadas por um material flexível,· porém resistente, quando for móvel.The connections that form the system are resistant to temperature and fatigue, and can be metallic or polymeric when the system is fixed, or formed of a flexible, but resistant material when mobile.
A presente invenção também compreende um boiler comThe present invention also comprises a boiler with
uma entrada de água proveniente do trocador de calor posicionada na parte inferior, uma saída de água também posicionada na porção inferior e uma entrada para água proveniente do coletor solar ser posicionada na zona superior do boiler. Além disso, ainda compõe o boiler uma water inlet from the heat exchanger positioned at the bottom, a water inlet also positioned at the bottom and a water inlet from the solar collector being positioned in the upper region of the boiler. In addition, still makes the boiler a
ladrão, uma bóia ou sistema eletrônico para controle do volume de água e uma saída de água posicionada na porção superior para consumo.thief, a float or electronic system for water flow control and a water outlet positioned at the top for consumption.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Figura 1: Visão global da presente invenção com os quatro elementos principais presentes. Neste caso, o grau de liberdade entre o coletor e a base é angular entre os planos destes. Figrira 2: Visão global da presente invenção com os quatro elementos principais presentes. Neste caso, o grau de liberdade entre o coletor e a base é rotação do sistema em torno da normal destes planos.Figure 1: Overview of the present invention with the four main elements present. In this case, the degree of freedom between the collector and the base is angular between their planes. Fig. 2: Overview of the present invention with the four main elements present. In this case, the degree of freedom between the collector and the base is the rotation of the system around the normal of these planes.
Figura 3: Vista superior de possíveis tipos de coletor ou trocador de calor com tubos paralelos.Figure 3: Top view of possible types of parallel tube heat exchanger or collector.
Figura 4: Vista superior de possíveis tipos de coletor ou trocador de calor com uma serpentina.Figure 4: Top view of possible types of collector or heat exchanger with a coil.
Figura 5: Estrutura típica de um módulo de células solares.Figure 5: Typical structure of a solar cell module.
Figura 6: Estrutura comum de um boiler.Figure 6: Common structure of a boiler.
Figura 7: Taxa de refletância de partes de uma célula solar obtida por comprimento de onda (nm).Figure 7: Reflection rate of parts of a solar cell obtained by wavelength (nm).
Figura 8: Quantidade de corrente elétrica que passa pela célula (I), em relação à tensão na célula (V) .Figure 8: Amount of electric current flowing through cell (I) in relation to voltage in cell (V).
Figura 9: Tensão de circuito aberto (Voc) em relação à temperatura da célula solar (T).Figure 9: Open circuit voltage (Voc) in relation to solar cell temperature (T).
Figura 10: Potência gerada por uma célula solar (P), normalizada em 20°C, em relação à temperatura da célula solar (T) .Figure 10: Power generated by a solar cell (P), normalized at 20 ° C, relative to the temperature of the solar cell (T).
Figura 11: Variação da temperatura da água no coletor (Θ) em graus Celsius, em relação ao tempo (T) em minutos.Figure 11: Variation in collector water temperature (Θ) in degrees Celsius, in relation to time (T) in minutes.
Figura 12: Variação da temperatura da água no coletor (Θ) em graus Celsius, em relação ao tempo (T) em minutos, com incidência de luz a 15°.Figure 12: Variation in collector water temperature (Θ) in degrees Celsius, in relation to time (T) in minutes, with light incidence at 15 °.
Figura 13: Variação da temperatura da água (Θ) medida em graus Celsius em relação ao tempo em minutos. Figura 14: Variação da temperatura da água (Θ), medida em graus Celsius, em relação ao tempo em minutos.Figure 13: Variation in water temperature (Θ) measured in degrees Celsius relative to time in minutes. Figure 14: Variation in water temperature (Θ), measured in degrees Celsius, in relation to time in minutes.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A presente invenção se baseia na utilização de quatro dispositivos principais em conjunto: um módulo de células solares 31, um trocador de calor 11, um coletor solar térmico 41 e um reservatório ou boiler 51. 0 trocador de calor 11 é posicionado na parte posterior do módulo solar 31, colado com um adesivo com alta condutividade térmica 21, com o objetivo de retirar calor das células e pré-aquecer a água. Uma das arestas do coletor solar térmico é acoplada a uma aresta do módulo, de modo que haja um grau de liberdade angular 05 entre eles. Assim, a inclinação do módulo 31 com o trocador acoplado 11 pode ser ajustada de acordo com a posição do Sol, de modo à 15· utilizar a reflexão de infravermelho 04 das células e, conseqüentemente, maximizar a extração da energia solar 03. Também há um grau de liberdade entre o coletor e a base do sistema,' de forma que haja mobilidade entre eles. Esta mobilidade pode ser por movimento angular 06 entre os planos do coletor 41 e da base ou rotacional 07 em torno da normal do coletor.The present invention is based on the use of four main devices together: a solar cell module 31, a heat exchanger 11, a thermal solar collector 41 and a reservoir or boiler 51. The heat exchanger 11 is positioned at the rear of the solar module 31, glued with a high thermal conductivity adhesive 21, to remove heat from the cells and preheat the water. One of the edges of the thermal solar collector is coupled to an edge of the module so that there is a degree of angular freedom 05 between them. Thus, the inclination of the module 31 with the coupled exchanger 11 can be adjusted according to the position of the sun, so as to utilize the infrared reflection 04 of the cells and therefore maximize the extraction of solar energy 03. a degree of freedom between the collector and the base of the system, so that there is mobility between them. This mobility may be by angular movement 06 between the collector planes 41 and the base plane or rotational 07 around the collector normal.
0 posicionamento pode ser providenciado por um posicionador eletrônico movido por um servo-motor acoplado ao sistema mecânico. A utilização deste posicionador fica a critério do projeto, já que em algumas situações é melhor não utilizá-lo. Neste caso, o sistema deve ser posicionado de forma que a extração da energia solar 03 seja maximizada ao meio-dia, momento em que a radiação solar está mais intensa. O fluxo da água é um dos procedimentos fundamentais desta invenção. A água proveniente de um fornecedor 51 (como uma caixa d'água ou da rua, por exemplo) deve passar primeiro pelo trocador de calor 11. Assim, como esta água é sempre fria, ela irá sempre retirar calor do módulo 31 e nunca aquecê-lo. Esta água pré-aquecida 91 entra no boiler 51 para poder entrar no ciclo de aquecimento com o coletor solar térmico 41. Este aquecimento é causado pela incidência da radiação solar 03 sobre o coletor 41 e, como já dito, é auxiliado com a radiação refletida 04 pelo módulo 31.Positioning may be provided by an electronic positioner driven by a servo motor coupled to the mechanical system. The use of this positioner is at the discretion of the project, as in some situations it is better not to use it. In this case, the system should be positioned so that solar energy extraction 03 is maximized at noon, when solar radiation is most intense. Water flow is one of the fundamental procedures of this invention. Water from a supplier 51 (such as a water tank or from the street, for example) must first pass through heat exchanger 11. So, since this water is always cold, it will always remove heat from module 31 and never heat up. him. This preheated water 91 enters the boiler 51 so that it can enter the heating cycle with the solar thermal collector 41. This heating is caused by the incidence of solar radiation 03 on the collector 41 and, as already mentioned, is aided with the reflected radiation. 04 by module 31.
Com estas características, o presente invento supera todos os problemas que antes eram apresentados nas invenções anteriores.With these features, the present invention overcomes all the problems that were previously presented in the previous inventions.
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A presente invenção, na Figura 1 e 2, apresenta um sistema híbrido de geração fotovoltaica e de aquecimento de água, sendo formada por, majoritariamente, quatro elementos chaves: um trocador de calor 11, um módulo de células solares 31, um coletor solar térmico 41 e um boiler 51. O trocador de calor 11 e o coletor solar 41 podem ser, por exemplo, dos tipos apresentados nas Figuras 3 e 4. 0 módulo 31 deve ter uma estrutura aproximada à mostrada na Figura 5. Enquanto isto, um tipo de reservatório para o boiler 51 é desenhado na Figura 6.The present invention, in Figures 1 and 2, presents a hybrid photovoltaic generation and water heating system, consisting mainly of four key elements: a heat exchanger 11, a solar cell module 31, a thermal solar collector 41 and a boiler 51. The heat exchanger 11 and the solar collector 41 may be, for example, of the types shown in Figures 3 and 4. Module 31 should have an approximate structure to that shown in Figure 5. Meanwhile, a type Reservoir capacity for boiler 51 is drawn in Figure 6.
Na Figura 1 podemos ver o primeiro tipo que a presente invenção pode ter. Nela podemos ver os quatro elementos principais citados acima. Além disto, podemos ver as tubulações de água 02. Estas conexões 02 podem ser rígidas (feitas de metal ou de PVC) ou flexíveis (mangueiras poliméricas ou metálicas, por exemplo). O tipo destas conexões 02 dependerá apenas de como será a atuação do sistema proposto. Os graus de liberdade do sistema 05, que é a inclinação que o coletor 41 pode ter em relação à base do sistema, e 06, que é a movimentação angular entre o módulo 31 e o coletor 41, indicam as movimentações que o sistema possui. Esta movimentação deve ser providenciada por um sistema eletrônico de constante posicionamento, de forma que o sistema se ajuste de tal maneira que a extração de energia solar proveniente da radiação 03 seja máxima. Esta posição se baseia na incidência da radiação solar 03 sobre os dispositivos 31 e 41. A radiação solar 03 que incide sobre o módulo 31 é convertida em energia elétrica. Enquanto isto, a radiação 03 incidente sobre o coletor 41 é utilizada para aquecer a água (ou seja, se transforma em energia térmica). Também há a reflexão de infravermelho 04, que será explicada quando voltarmos ao assunto de posicionamento.In Figure 1 we can see the first type that the present invention may have. In it we can see the four main elements mentioned above. In addition, we can see water pipes 02. These connections 02 can be rigid (made of metal or PVC) or flexible (polymeric or metallic hoses, for example). The type of these connections 02 will only depend on how the proposed system will act. The degrees of freedom of system 05, which is the inclination that collector 41 may have relative to the base of the system, and 06, which is the angular movement between module 31 and collector 41, indicate the movements that the system has. This movement must be provided by a constant positioning electronic system, so that the system adjusts so that the solar energy extraction from radiation 03 is maximum. This position is based on the incidence of solar radiation 03 on devices 31 and 41. Solar radiation 03 on the module 31 is converted into electrical energy. In the meantime, the radiation incident on the collector 41 is used to heat the water (ie, it becomes thermal energy). There is also infrared reflection 04, which will be explained when we return to the subject of positioning.
Há dois fatores que são de extrema importância para oThere are two factors that are of utmost importance to the
funcionamento da presente invenção. Quanto maior a temperatura das células solares 38 presente no módulo 31 (apresentadas na Figura 5) , menor a sua eficiência e, portanto, pior será a conversão para energia elétrica. Por isto, existe um trocador de calor 11 posicionado atrás do módulo 31 para resfriar as • células 38. Além deste resfriamento, a água é pré-aquecida pelo trocador 11 antes de entrar no boiler 51. Assim, a temperatura inicial da água a ser aquecida no coletor 41 é maior, diminuindo o tempo necessário para aquecer a água até a temperatura desejada.operation of the present invention. The higher the temperature of solar cells 38 present in module 31 (shown in Figure 5), the lower its efficiency and, therefore, the worse the conversion to electricity. Therefore, there is a heat exchanger 11 positioned behind module 31 to cool cells 38. In addition to this cooling, water is preheated by exchanger 11 before entering boiler 51. Thus, the initial temperature of the water to be heated in the collector 41 is longer, decreasing the time required to heat the water to the desired temperature.
Este trocador 11 é colado no módulo 31 através de um adesivo 21. Este adesivo 21, além de ter a função de colar os dois dipositivos.il e 31, deve também conduzir bem o calor do módulo 31 para o trocador 11 para que o resfriamento das células solares 38 aconteça com eficiência. Assim, o material do adesivo 21 tem que ser um bom colante com uma excelente condução térmica. Do contrário, o funcionamento do sistema pode ser comprometido.This heat exchanger 11 is bonded to module 31 via an adhesive 21. This adhesive 21, in addition to having the function of gluing both devices.il and 31, must also conduct heat well from module 31 to heat exchanger 11 so that cooling of solar cells 38 happens efficiently. Thus, the adhesive material 21 must be a good adhesive with excellent thermal conduction. Otherwise, system operation may be compromised.
O segundo fator importante é o posicionamento do sistema.The second important factor is the positioning of the system.
Este fator deve ser cuidadosamente trabalhado porque a energia que o sistema utiliza não é somente da radiação incidente 03. Como as células solares 38 refletem o infravermelho devido à uma base metálica 36 que elas possuem, esta reflexão 04 é . utlizada para auxiliar o aquecimento da água que passa pelo coletor 41. Assim, tanto o angulo de inclinação 05 do coletor 41 quanto o ângulo relativo 06 devem ser ajustados até uma posição ótima de modo a aproveitar melhor a energia solar. Como já dito, este posicionamento pode ser feito eletronicamente com um sistema de caça-sol.This factor must be carefully worked out because the energy the system uses is not only from incident radiation 03. Because solar cells 38 reflect infrared due to a metal base 36 they have, this reflection 04 is. This is used to assist the heating of the water passing through the collector 41. Thus, both the inclination angle 05 of the collector 41 and the relative angle 06 should be adjusted to an optimal position in order to make better use of solar energy. As already stated, this positioning can be done electronically with a sunshade system.
Estes graus de liberdade 05 e/ou 06 podem ser anulados aoThese degrees of freedom 05 and / or 06 may be nullified by
restringir uma posição definitiva para algum dos ou os dois elementos. Assim, podemos ter quatro situações:restrict a definitive position to either or both elements. Thus we can have four situations:
1) Os dois ângulo 05 e 06 livres, regulados por um sistema eletrônico.1) Both free angles 05 and 06, regulated by an electronic system.
2) 0 ângulo 05 é fixo (preso na base, por exemplo) e o ângulo2) Angle 05 is fixed (attached to base, for example) and angle
06 é móvel, regulado por um sistema eletrônico;06 is mobile, regulated by an electronic system;
3) O ângulo 06 é fixo em uma determinada posição e o ângulo 05 é móvel, regulado por um sistema eletrônico;3) Angle 06 is fixed at a certain position and angle 05 is movable, regulated by an electronic system;
4) Os dois ângulos são fixos, de tal modo que a extração da energia solar seja mais eficaz. Aconselha-se regulá-lo na4) Both angles are fixed, so that solar energy extraction is more effective. It is advisable to adjust it in
posição onde a extração da energia seja máxima ao meio- dia .position where the energy extraction is maximum at noon.
Se houver graus de liberdade no sistema, as conexões 02 para transportar água devem ser flexíveis, como mangueiras poliméricas ou metálicas. Portanto, o material que forma 02 deve ser um polímero ou metal flexível e resistente à fadiga e à variação de temperatura. Se o sistema for fixo, pode-se utilizar conexões 02 rígidas, que podem ser metálicas ou poliméricas, desde que sejam também resistentes à variação de temperatura. Caso o sistema possua apenas um grau de liberdade, pode-se utlizar apenas conexões 02 flexíveis aonde há movimentação e rígidas aonde o elemento é fixo.If there are degrees of freedom in the system, water-02 connections must be flexible, such as polymeric or metal hoses. Therefore, the forming material 02 must be a flexible, fatigue and temperature-resistant polymer or metal. If the system is fixed, rigid connections may be used, which may be metallic or polymeric as long as they are also resistant to temperature variation. If the system has only a degree of freedom, only flexible, moving and rigid connections where the element is fixed can be used.
Na Figura 2 temos um segundo tipo para a presente invenção. 0 sistema é bastante parecido com o caso apresentado na Figura 1. Porém, aqui o grau de liberdade 05 não existe, dando lugar a um outro tipo de grau de liberdade 07. Este movimento 07 é a rotação do coletor em relação à base. Δ utilização de 05 ou 07 fica à critério do projeto específico de instalação da presente invenção, já que em alguns casos pode ser mais simples utilizar 05 e em outros 07. Todas as análises de utilização de um sistema de posicionamento, e materiais a serem utilizados, feitas para o primeiro caso da Figura 1 (que utiliza o grau de liberdade 05) podem ser consideradas para o segundo caso da Figura 2 (que usa o grau de liberdade 07) .In Figure 2 we have a second type for the present invention. The system is very similar to the case shown in Figure 1. However, here the degree of freedom 05 does not exist, giving rise to another type of degree of freedom 07. This movement 07 is the rotation of the collector relative to the base. The use of 05 or 07 is at the discretion of the specific installation design of the present invention, as in some cases it may be simpler to use 05 and in others 07. All analyzes of use of a positioning system and materials to be used , made for the first case of Figure 1 (which uses degree of freedom 05) can be considered for the second case of Figure 2 (which uses degree of freedom 07).
Na Figura 3 e na Figura 4 temos dois exemplos de trocador de calor 11 e de coletor solar térmico 41 que podemos ser utilizados para a presente invenção. Apesar das representações nas figuras, o coletor 41 e o trocador 11 podem ter curvaturas e suas formas, se for adequado para o projeto.In Figure 3 and Figure 4 we have two examples of heat exchanger 11 and thermal solar collector 41 that can be used for the present invention. Despite the representations in the figures, collector 41 and exchanger 11 may have curvatures and their shapes, if appropriate for the project.
Comecemos com o trocador de calor 11. Na Figura 3, temos um 11 do tipo de tubos paralelos 14. Nele a água entra por 12, passando pelos tubos paralelos 14 sendo pré-aquecida. Logo depois, a água sai por 13 para passar pelas conexões 02 e entra no boiler 51. Na Figura 4, temos um segundo tipo de trocador de calor 11, onde temos uma serpentina 15 ao invés de tubos paralelos 14. 0 funcionamento é o mesmo: a água entra por 12, passa pela serpentina 15 sendo pré-aquecida e sai por 13, indo para o boiler 51.Let's start with heat exchanger 11. In Figure 3, we have an 11 of parallel tube type 14. In it water enters 12, passing through parallel tubes 14 being preheated. Soon after, the water exits 13 to pass through connections 02 and into boiler 51. In Figure 4, we have a second type of heat exchanger 11, where we have a coil 15 instead of parallel tubes 14. The operation is the same : Water enters 12, passes through coil 15 being preheated and exits 13, going to boiler 51.
No caso das figuras representarem um coletor solarIn case the figures represent a solar collector
térmico, os processos são os mesmos. A entrada de água continua sendo 42 e a saida 43. A serpentina 45 e os tubos paralelos 44 continuam sendo os meios de aquecer a água. Porém, o coletor 41 deve ter uma estufa para poder armazenar o calor. Esta estufa pode ser uma placa de vidro na parte superior da caixa que guarda a serpentina 45 ou então uma placa de um polímero transparente.thermal, the processes are the same. Water inlet remains 42 and outlet 43. Coil 45 and parallel tubes 44 remain the means of heating water. However, collector 41 must have a greenhouse to store heat. This greenhouse can be a glass plate on the top of the box that holds the coil 45 or a plate of a transparent polymer.
Entretanto, seja o coletor 41 ou o trocador de calor 11 devem ser de cor negra, de modo a absorver melhor a radiação de calor. Esta coloração pode ser adquirida por pintura ou por jateamento de areia, por exemplo.However, either collector 41 or heat exchanger 11 should be black in order to better absorb heat radiation. This coloring can be acquired by painting or sand blasting, for example.
A Figrara 5 apresenta a estrutura básica e comum de um módulo de células solares 31. Nela podemos ver a armação do módulo 34, a placa de vidro que protege as células 32, a placa polimérica superior 33 para proteção, as células solares 38, a camada metálica 36, a placa polimérica inferior 35, a conexão entre as células 37 e, por fim, a fiação de saída 32. Assim como o coletor 41 e o trocador de calor 11, o módulo 31 pode ter curvaturas em sua forma.Figrara 5 shows the basic and common structure of a solar cell module 31. In it we can see the module frame 34, the glass plate that protects the cells 32, the upper polymeric plate 33 for protection, the solar cells 38, the metallic layer 36, the lower polymeric plate 35, the connection between the cells 37 and finally the output wiring 32. Like the collector 41 and the heat exchanger 11, the module 31 may have curvatures in its shape.
Nesta figura podemos notar alguns elementos importantes noIn this figure we can notice some important elements in the
módulo 31 necessários para o funcionamento do sistema. A armação 34 que o protege deve sofrer adaptações necessárias para poder acoplar o módulo 31 ao coletor 41 ou ao sistema de posicionamento. Estas adaptações podem variar de acordo com o projeto de instalação. Assim, o material de 34 deve ser metálico ou polimérico com propriedades mecânicas adequadas.31 required for system operation. The frame 34 protecting it must be adapted to be able to couple the module 31 to the collector 41 or the positioning system. These adaptations may vary depending on the installation project. Thus, the material of 34 should be metallic or polymeric with suitable mechanical properties.
Porém, o fator essencial do módulo é o contato metálico 36 que existe atrás das células solares 38. A sua importância está em ele causar a reflexão de infravermelho 04 que auxilia o aquecimento da água. Se o módulo não possuir este contato 36 não haverá esta reflexão 04.However, the essential factor of the module is the metallic contact 36 behind the solar cells 38. Its importance is that it causes infrared reflection 04 which aids water heating. If the module does not have this contact 36 there will be no such reflection 04.
0 material dos demais elementos não é de grande importância para a funcionalidade do sistema híbrido. Portanto, por exemplo, as células solares 38 podem ser de silício monocristalino, silício policristalino, silício amorfo, orgânicas, CIGS, compostos III-V, etc. Elas podem estar sobre susbtratos cristalinos ou flexíveis.The material of the other elements is not of great importance to the functionality of the hybrid system. Therefore, for example, solar cells 38 may be monocrystalline silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, organic, CIGS, compounds III-V, etc. They may be on crystalline or flexible substrates.
Por fim, na Figura 6 temos uma representação básica esquemática de um reservatório 51, mais conhecido como boiler. Nele podemos identificar a entrada 52 de água pré-aquecida 91 proveniente do trocador de calor 11; a saída 53 de água pré- aquecida 92 para ser aquecida no coletor solar 41; a entrada 54 de água aquecida 93 pelo coletor 41; o ladrão 55; uma bóia 56; e uma saída 58 para a água quente 94 para consumo.Finally, in Figure 6 we have a basic schematic representation of a reservoir 51, better known as a boiler. In it we can identify the inlet 52 of preheated water 91 from the heat exchanger 11; outlet 53 of preheated water 92 to be heated in solar collector 41; inlet 54 of heated water 93 by collector 41; the thief 55; a float 56; and an outlet 58 for hot water 94 for consumption.
As representações da água entrando e saindo 91, 92 e 93 mostram o caminho que a água 57 fez e ainda fará no ciclo de aquecimento solar. A disposição destas entradas 52 e 54 e saída 53 na estrutura do boiler 51 devem ser cuidadosamente feitas para que não prejudique a sua funcionalidade. Assim, a entrada 52 deve ser manejada de tal forma que a água 91 entre na parte de baixo da reserva 57, pois é nesta região que a água 57 está mais fria. Este manejamento pode ser a colocação imediata da entrada 54 na zona inferior do boiler 51 ou dobrando o cano para expulsar a água 91 na região de água fria, como representado na Figura 6. A saída 58 também deve ser bem planejada, de forma a retirar do boiler 51 a parte em que a água da reserva 57 está mais quente, direcionando-a para consumo.The in and out representations of water 91, 92, and 93 show the path that water 57 has and will still take in the solar heating cycle. The arrangement of these inputs 52 and 54 and output 53 in the boiler frame 51 must be carefully arranged so as not to impair their functionality. Thus, inlet 52 should be managed such that water 91 enters the bottom of reserve 57, as it is in this region that water 57 is coldest. This can be by immediately placing inlet 54 in the bottom of boiler 51 or bending the pipe to expel water 91 into the cold water region, as shown in Figure 6. Exit 58 should also be well planned to remove from boiler 51 the part where reserve water 57 is warmer, directing it for consumption.
Com a presença ou não de uma bomba para forçar o movimento da água (pois caso não haja bomba a água circula por convecção natural) , as disposições da entrada 54 e da saída 53 são ainda importantes. A saída de água 53 deve ser posicionada na zona inferior do boiler 51, pois é nesta região que a água 57 é mais fria e que, portanto, deve ser aquecida. Ao contrário deste, a entrada de água 54 proveniente do coletor 41 deve ser posicionada na zona superior do boiler 51, parte em que a água 57 está mais quente, evitando misturar água em diferentes temperaturas e perder a água aquecida 93.With or without the presence of a pump to force the movement of the water (because if there is no pump the water circulates by natural convection), the arrangements of inlet 54 and outlet 53 are still important. Water outlet 53 should be positioned at the bottom of boiler 51, as it is in this region that water 57 is the coldest and therefore must be heated. Unlike this, the water inlet 54 from the collector 41 should be positioned in the upper region of the boiler 51, where the water 57 is warmer, avoiding mixing water at different temperatures and losing the heated water 93.
A bóia 56 é um exemplo de controle do volume de água que entra no boiler 51. Também pode ser utilizado em seu lugar um sistema eletrônico ou qualquer outra forma de controle.Float 56 is an example of controlling the volume of water entering boiler 51. An electronic system or any other form of control may also be used instead.
EXEMPLOS DE CONCRETIZAÇÃO Exemplol: A reflexão de infravermelho da célula solarEmbodiment Examples Exemplol: The Infrared Reflection of the Solar Cell
Um módulo solar foi desmontado em algumas partes e foram feitos testes de refletividade. Estas partes eram o módulo com todas as suas camadas, o módulo sem o vidro e só do vidro que o protege (Figura 7).A solar module was disassembled in some parts and reflectivity tests were performed. These parts were the module with all its layers, the module without the glass and only the glass that protects it (Figure 7).
Pudemos verificar que o módulo solar reflete em torno deWe could verify that the solar module reflects around
15% a 20% da radiação infravermelha incidente (entre IlOOnm a 2300nm) . Esta radiação de fato não é aproveitada pelas células de silício e são refletidas pelo contato de alumínio sob o substrato. Portanto, tal reflexão foi utilizada para auxiliar no aquecimento de água.15% to 20% of incident infrared radiation (between 10000nm to 2300nm). This radiation is not actually harnessed by the silicon cells and is reflected by the aluminum contact under the substrate. Therefore, such reflection was used to assist in water heating.
Por sua vez, um teste feito com copos pretos no Sol, com um espelho e o módulo refletindo mostrou que o módulo acrescenta uma parcela considerável de radiação sobre a água, aumentando a sua temperatura. 0 resultado está apresentado na Tabela 1.In turn, a test of black glasses in the sun with a mirror and the reflecting module showed that the module adds a considerable amount of radiation to the water, increasing its temperature. The result is shown in Table 1.
Tabela 1Table 1
Indicação da temperatura final obtida pela águaIndication of final water temperature
RADIAÇÃO INCIDENTE TEMPERATURA FINAL SOL 4 0 °C SOL + REFLEXÃO ESPELHO 44 0C SOL + REFLEXÃO MÓDULO 42 0CINCIDENT RADIATION END TEMPERATURE SOL 4 0 ° C SOL + REFLECTION MIRROR 44 0C SOL + REFLECTION MODULE 42 0C
Exemplo 2: Caracterização da célula solar em diferentes temperaturasExample 2: Characterization of the solar cell at different temperatures
Uma célula solar foi colocada em um controlador de temperatura, onde considerou-se que a célula estaria na mesma temperatura que a indicada no controlador. Assim, para cada temperatura, coletaram-se dados da corrente que passava pela célula e a tensão nos terminais da mesma (Figura 8) .A solar cell was placed in a temperature controller, where it was assumed that the cell would be at the same temperature as indicated in the controller. Thus, for each temperature, data were collected from the current flowing through the cell and the voltage at its terminals (Figure 8).
Observou-se também que a queda da tensão de circuito aberto (Voc) da célula solar é linear com o aumento da temperatura e, da mesma forma, que a potência máxima fornecida pela célula (Pmâx) também possui dependência linear com a temperatura.It has also been observed that the solar cell open circuit voltage drop (Voc) is linear with increasing temperature and, similarly, that the maximum power supplied by the cell (Pmax) also has linear dependence on temperature.
Dessa forma, a diminuição da temperatura das células solares é um dos objetivos da presente invenção. Assim, para retirar calor do módulo fez-se uma passagem de água por baixo dele (resfriando-o) logo após a saída da caixa d'água antes de alimentar o boiler, deixando-a, portanto, pré-aquecida.Thus, decreasing the temperature of solar cells is an object of the present invention. Thus, to remove heat from the module was made a water passage underneath it (cooling it) just after leaving the water tank before feeding the boiler, thus leaving it preheated.
Exemplo 3: Teste do coletorExample 3: Collector Test
0 primeiro teste feito foi com uma fonte de iluminação incidindo na direção normal à superfície do coletor. Foi escolhida a distância de 15 cm (aleatoriamente) entre o coletor e o centro da luz. Na figura 13, vemos o aumento da temperatura e tendência assintótica a um valor terminal.The first test was done with a light source focusing in the normal direction to the collector surface. A distance of 15 cm (random) was chosen between the collector and the center of the light. In Figure 13 we see the temperature increase and asymptotic tendency to a terminal value.
Com este teste de incidência normal podemos ver que o coletor está funcionando adequadamente sob a radiação da lâmpada incandescente e pode ser utilizado para futuros testes com confiança.With this normal incidence test we can see that the collector is functioning properly under the incandescent lamp radiation and can be used for future tests with confidence.
0 coletor foi testado também com a luz incidindo com um ângulo de 15° em relação à superfície do coletor. O resultado, que pode ser observado na figura 11, que nesse caso, será a nossa referência, pois será nesta mesma posição e situação que as reflexões serão testadas.The collector was also tested with light falling at an angle of 15 ° to the surface of the collector. The result, which can be seen in figure 11, which in this case will be our reference, because it will be in this same position and situation that the reflections will be tested.
0 resultado do teste com a luz incidindo a 15° mostra que a água atingiu, no equilíbrio, a temperatura de 10.6°C acima da temperatura' ambiente. Ou seja, nosso dado como referência será I = I0 para a radiação e θ = θ0 = 10.6°C.The test result with the light falling at 15 ° shows that the water reached, at equilibrium, the temperature of 10.6 ° C above room temperature. That is, our reference data will be I = I0 for the radiation and θ = θ0 = 10.6 ° C.
Exemplo 4: Testes de reflexão do móduloExample 4: Module Reflection Tests
Com o resultado exposto no Exemplo 3, foi possível testar o quanto a reflexão de infravermelho das células solares sobre o coletor poderia afetar o aquecimento da água. Assim, o mesmo arranjo feito anteriormente (o da referência) foi utilizado para este experimento. /With the result set forth in Example 3, it was possible to test how much the infrared reflection of solar cells on the collector could affect water heating. Thus, the same arrangement previously made (the reference) was used for this experiment. /
Primeiramente, testou-se o quanto um refletor excelente (espelho comum) melhoraria o sistema para compará-lo com a eficiência do módulo solar da presente invenção.First, we tested how much an excellent reflector (ordinary mirror) would improve the system to compare it with the efficiency of the solar module of the present invention.
Podemos ver nas Figuras 13 e 14 que obteve-se variação de temperatura na água onde a luz era refletida pelo espelho θ = 12,8 ° C; e variação da temperatura onde a luz era refletida pelo módulo θ = 11,9°C:We can see in Figures 13 and 14 that temperature variation was obtained in the water where the light was reflected by the mirror θ = 12.8 ° C; and temperature variation where light was reflected by the modulus θ = 11.9 ° C:
Com estes valores, os seguintes resultados para a reflexão do módulo e do espelho foram obtidos:With these values, the following results for module and mirror reflection were obtained:
Tabela 2: Diferenças de temperatura da água em diferentes tipos de reflexão e quantidade de radiação incidente em cada um deles.Table 2: Differences in water temperature in different types of reflection and amount of radiation incident on each of them.
EXPERIMENTO DIFERENÇA DE TEMPERATURA (Θ) INTENSIDADE DA RADIAÇÃO Incidência oblíqua (15°) 10.6°C Io Com reflexão do espelho 12. 8°C 1,208*Io Com reflexão do módulo 11.9°C 1,123*I0EXPERIMENT TEMPERATURE DIFFERENCE (Θ) RADIATION INTENSITY Oblique incidence (15 °) 10.6 ° C Io With mirror reflection 12. 8 ° C 1,208 * Io With module reflection 11.9 ° C 1,123 * I0
Considerando-se que o espelho é o limite superior da atuação do módulo, enquanto a luz incidindo a 15° é o limite inferior, verificou-se que o módulo apresenta uma atuação impressionante, colaborando com uma parcela de 12,3% da radiação da lâmpada incandescente sobre o coletor.Considering that the mirror is the upper limit of the module's performance, while the light falling at 15 ° is the lower limit, it was found that the module has an impressive performance, contributing to a 12.3% portion of the light's radiation. Incandescent light bulb over the collector.
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| BRPI1004669-0A BRPI1004669B1 (en) | 2010-11-24 | 2010-11-24 | HYBRID WATER HEATING AND PHOTOVOLTAIC GENERATION SYSTEM WITH BETTER USE OF SOLAR ENERGY |
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-
2010
- 2010-11-24 BR BRPI1004669-0A patent/BRPI1004669B1/en active IP Right Grant
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104065338A (en) * | 2014-07-04 | 2014-09-24 | 东南大学 | Antifreeze and heat utilization device and method for solar cell cooling liquid |
| CN104065338B (en) * | 2014-07-04 | 2016-05-11 | 东南大学 | A kind of solar cell cooling fluid antifreeze with heat utilization device and method |
Also Published As
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|---|---|
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