Uso da energia solar como fonte alternativa para o aquecimento de utilidades: simulação e controle

Abstract

A energia solar se tornou uma das formas de energia alternativa mais utilizada, por ser uma fonte renovável e não poluente. Sendo assim, sistemas de aquecimento solar vêm sendo cada vez mais empregados nos setores residenciais e industriais. Todavia, em períodos com baixa ou nenhuma luminosidade solar, a sua eficiência fica prejudicada. Partindo desse pressuposto, o presente trabalho propõe a modelagem matemática de um sistema auxiliar de aquecimento de utilidades industriais, empregando a energia solar como fonte alternativa. Sendo avaliados três tipos de configurações para o sistema de aquecimento: sistema I - sem coletor solar, sistema II - com coletor solar funcionando 24 h por dia, e sistema III - sistema híbrido, no qual coletor solar é acionado apenas durante o período em que há incidência de radiação solar (10h – 17h). Para o melhor aproveitamento das fontes de energia disponíveis (renovável e não renovável) propõe-se a implementação de controladores do tipo on/off e do tipo PI, nas configurações estudadas. O modelo matemático proposto foi simulado usando o software livre Scilab®. Analisando os resultados obtidos pela simulação, o sistema híbrido apresentou maior economia de energia, cerca de 8%, quando comparado ao sistema I. Para os casos utilizando controladores, quando comparados ao sistema sem controlador, aquele que se mostrou mais adequado foi o com controlador PI implementado ao sistema híbrido, apresentando uma economia de 60W de energia, por dia de operação.