Usando ar condicionado para resfriar módulos fotovoltaicos e secar pratos

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Uma equipe global de pesquisadores desenvolveu um sistema que aproveita a grade de exaustão de um sistema de ar condicionado (AC) para o resfriamento de painéis fotovoltaicos, bem como para secar pratos na máquina de lavar louça.

O método envolve a modificação de um painel fotovoltaico em um módulo híbrido fotovoltaico-térmico (PVT) e pode ser usado tanto para aplicações industriais quanto residenciais.

“Este estudo introduz uma nova abordagem ao aproveitar o ar de exaustão dos sistemas de ar condicionado (AC) para atuar como um refrigerante natural, fluindo suavemente sobre a superfície traseira dos painéis fotovoltaicos”, disse o pesquisador. “Isso elimina a necessidade de ventiladores suplementares ou consumo adicional de energia. A sua dupla funcionalidade não só contribui para uma redução notável da pegada de carbono, como também permite poupanças nas contas de electricidade.”

Os pesquisadores usaram painéis policristalinos BP350 do fabricante BP Solar, com sede no Reino Unido, e os modificaram para que a camada de contato metálico traseiro (RMC) fosse omitida, criando um canal de ar entre o RMC e uma camada adicional de fibra de vidro. Consequentemente, o ar exaurido do sistema AC é direcionado abaixo do RMC e confinado entre o RMC e uma camada de fibra de vidro. O ar flui da frente do módulo para a parte traseira.

“O ar exausto do sistema AC é utilizado para resfriar os painéis fotovoltaicos. Isso é conseguido direcionando o ar que sai da grade de exaustão para um bocal, que é então conectado ao painel fotovoltaico”, disseram os pesquisadores. “O ar que sai do painel fotovoltaico fica quente, apresentando uma oportunidade para sua utilização em aplicações térmicas. Esse ar quente é direcionado para a máquina de lavar louça e soprado sobre a louça molhada.”

Utilizando um conjunto de equações e algoritmos, o grupo de cientistas calculou a eficiência elétrica do painel fotovoltaico resfriado, bem como a eficiência da energia térmica recuperada.

Para esses cálculos, assumiram uma casa residencial com uma área útil de 200 m2 em Beirute, no Líbano, e em Doha, no Qatar, utilizando uma unidade de CA com uma temperatura de fornecimento de ar de 13°C e mantendo uma temperatura do ar interior de 23°C. A exaustão supõe-se que o ar que entra no bocal tenha uma temperatura de 25°C, resultante do ganho de calor do ar ambiente. Usando dados meteorológicos médios anuais de ambas as cidades, os acadêmicos simularam o efeito do novo sistema em configurações que variam de um a dez painéis fotovoltaicos.

“Os resultados mostram que o processo de resfriamento aumenta substancialmente a eficiência da célula, atingindo aproximadamente 10,1% (Doha) a 10,25% (Beirute) para um módulo fotovoltaico”, explicaram os acadêmicos. “À medida que aumenta o número de painéis fotovoltaicos, esta eficiência diminui, mas permanece superior ao valor obtido sem refrigeração. O aumento relativo na eficiência elétrica da célula varia de 15% para um módulo fotovoltaico a cerca de 3% para dez módulos fotovoltaicos.”

Calculando a recuperação do ar quente descarregado pela parte traseira do painel fotovoltaico, os investigadores descobriram que a eficiência térmica atingiu 98% em Doha e cerca de 80% em Beirute, no caso de um módulo fotovoltaico. No caso de dez painéis fotovoltaicos, esse número caiu para 55% e 45%, respectivamente.

“Os resultados mostram que o tempo para secar a louça diminui com o aumento do número de PV, de cerca de 7 horas para cerca de 1 hora”, acrescentaram. “Quando o número de PV aumenta, a temperatura do ar que sai do sistema PV/T é mais alta, levando assim a um melhor processo de secagem.”

Concluindo o artigo, os cientistas acrescentaram que o trabalho futuro deve abranger testes no mundo real para validar o desempenho do sistema. Outra investigação, disseram eles, poderá ser sobre “esforços de redução de custos, métodos de integração fáceis de utilizar, sistemas eficientes de monitorização e manutenção, e esforços de colaboração com os decisores políticos para estabelecer incentivos e regulamentos”.

Suas descobertas podem ser lidas no artigo “Dual Harnessing of Air Conditioning Exhaust: PV Cooling and Dishwasher Drying”, publicado na Energy and Built Environment. A equipe inclui pesquisadores do Laboratório de Interação Multifísica de Los Angeles, da Universidade Americana de Beirute, no Líbano, da Universidade Internacional Libanesa, bem como da Universidade do Golfo para Ciência e Tecnologia, no Kuwait.

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