Análise Teórico-Experimental De Dissipador De Calor Compacto Baseado Em Microcanais Para O Resfriamento De Células Fotovoltaicas De Alta Concentração

Abstract

Coletores concentradores e sistemas de conversão térmica em média temperaturaResumo. Um dos desafios mais importantes dos últimos anos apontados pela comunidade científica é a procura por fontes de energia renováveis com o intuito de diminuir a emissão dos gases do efeito estufa devido à utilização dos combustíveis fósseis. O aproveitamento da energia solar é uma das alternativas com maior potencial em suas duas formas de exploração, térmica e elétrica. A exploração térmica é desenvolvida com o uso de coletores solares enquanto, a exploração elétrica é desenvolvida por meio da aplicação do princípio de efeito fotovoltaico, no qual uma corrente elétrica é gerada a partir da incidência de uma fonte luminosa sobre um material fotossensível que constitui as células fotovoltaicas. O uso de sistemas de alta concentração permite aumentar a disponibilidade do recurso solar. 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 encontrada para aumentar a eficiência da célula solar de alta concentração é incluir trocadores de calor compactos, especificamente baseados em microcanais, garantindo uma melhor distribuição da temperatura na célula de alta concentração (HCPV) e permitindo a mesma 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 mm 2 e a queda de pressão é estimada em 940 Pa para uma velocidade mássica de 330 kg/m 2 s.