ANÁLISE TEÓRICO-EXPERIMENTAL DE DISSIPADOR DE CALOR COMPACTO BASEADO EM MICROCANAIS PARA O RESFRIAMENTO DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS DE ALTA CONCENTRAÇÃO

Jorge Andrés Arroyave, Reinaldo Rodrigues Souza, João Batista Campos Silva, Elaine Maria Cardoso

Resumo


Um dos desafios mais importantes dos últimos anos para a comunidade científica é a procura por fontes energéticas alternativas aos combustíveis fósseis com o intuito de diminuir a emissão dos gases de efeito estufa. Com este fim, o estudo e aproveitamento da energia solar é uma das alternativas com maior potencial em suas duas formas de exploração, térmica e elétrica. As células fotovoltaicas de junção múltipla permitem atingir eficiências em torno de 40%, porém deve ser considerado que, uma maior quantidade de energia disponível também significa maior taxa de calor rejeitado aumentando a temperatura da superfície da célula fotovoltaica e, consequentemente, afetando sua eficiência. Uma das soluções para aumentar a eficiência da célula solar de alta concentração é incluir trocadores de calor compactos, especificamente baseados em microcanais, garantindo uma melhor distribuição de temperatura na célula de alta concentração (HCPV) e permitindo a célula operar em sua faixa de melhor eficiência. O presente trabalho visa à análise teórica e experimental do uso de um dissipador de calor compacto, baseado em microcanais, para o resfriamento de células fotovoltaicas de alta concentração comerciais sob as condições climáticas da região noroeste paulista. Neste trabalho, foi considerado o pior caso (sem geração de eletricidade), o pico máximo de radiação e a média de radiação de acordo com os relatórios meteorológicos obtidos por UNESP - CANAL CLIMA localizado na região noroeste do estado de São Paulo. Verificou-se que o uso de dissipadores de calor de microcanais pode melhorar a eficiência de uma célula HCPV, introduzindo um gerenciamento térmico efetivo. O aumento de temperatura através do microcanal é estimado em 10 °C para uma célula HCPV comercial com uma área de 100 mm2 e a queda de pressão de 940 Pa para uma velocidade mássica de 330 kg/m2s.

Palavras-chave


Energia Solar, Sistemas HCPV, Resfriamento ativo, Microcanais.

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