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Title: Sistema Integrado de Energias Renováveis para Habitações Residenciais – Estudo de Soluções Tecnológicas
Authors: Fernandes, David Bruno Ferreira
Advisor: Salgado, Paulo Alexandre Cardoso
Keywords: Energia
energia renovável
aerogerador
turbina eólica
colector solar
reservatório térmico
sistema híbrido
águas sanitárias
aquecimento de água
previsão de radiação
previsão da velocidade do vento
modelo térmico
Issue Date: 2010
Abstract: O desenvolvimento do mundo está cada vez mais dependente da energia, possuindo esta um papel fundamental no desenvolvimento dos países. Com o aumento de produção em massa de energia através de fontes não renováveis e poluentes, o caso dos derivados do petróleo e da energia nuclear, o planeta tem vindo a sofrer grandes alterações climáticas. Mas populações actuais já possuem consciência crítica sobre os problemas ambientais manifestando interesse em apostar nas energias renováveis para a produção de energia. O objectivo deste trabalho é produzir energia localmente através da energia solar térmica e energia eólica, com grande aplicabilidade ao sector habitacional. Como é financeiramente e tecnicamente difícil conseguir que a grande maioria dos edifícios sejam totalmente autónomos, em termos energéticos, um esforço possível passa por melhorar a eficiência e as fontes de energias consumidas nas habitações e edifícios. Após um estudo preliminar foi verificado que a maior parcela de consumo energético em habitações se destina ao aquecimento, nomeadamente ao de águas sanitárias e do ambiente, pelo que será esta a vertente a explorar neste trabalho. Uma segunda vertente consiste em prever a energia renovável produzida ao longo do dia e saber se esta é suficiente para as necessidades energéticas da habitação. Este conhecimento permite estabelecer estratégias inteligentes na gestão da energia, proporcionando uma poupança. De modo a tirar partido da energia eólica e da energia solar térmica para o aquecimento de água residencial, será proposto neste trabalho um sistema híbrido solar-eólico, provando-se com recurso a modelos computacionais à prova da sua rentabilidade económica. O sistema funciona de maneira muito simples, aproveitando a radiação solar para aquecer água. Adicionalmente, a energia eléctrica produzida por uma turbina eólica serve também para aquecer a água, mantida num reservatório isolador para posterior utilização. Para além das vantagens directas observáveis, nesta estrutura a turbina eólica não necessita de regulador de tensão ou de frequência, do que resulta um sistema mais barato e simples. A energia eléctrica é convertida em energia térmica por uma resistência de aquecimento colocada no interior do reservatório térmico. Este trabalho prova que este sistema proporciona economias, conjugando as disponibilidades energéticas de origem solar e eólica, geralmente com diferentes contributos nas diferentes estações do ano. Por exemplo, é climaticamente reconhecido que em Portugal continental existe mais radiação solar no verão e uma maior disponibilidade do vento no inverno. Para suportar e validar este estudo foi desenvolvido um software para criar previsões de radiação e de velocidade do vento ao longo do dia, especificamente para a cidade de Braga entre os anos de 2005 e 2009. Com estas previsões e pela utilização de um modelo térmico de uma habitação consegue-se prever a energia necessária (suplementar), compreendendo-se as diferenças produzidas que existem durante um ano climático.
The developing world is increasingly dependent on energy, possessing such a key role in developing countries. With the rise of mass production of energy through non-renewable and polluting, the case of petroleum and nuclear energy, the planet has undergone major changes in climate. But people today already have critical awareness of environmental problems expressing interest in investing in renewable energy for power production. The objective of this work is to produce energy locally through solar thermal and wind power, with wide applicability to housing. How is financially and technically difficult to get most of the buildings are fully autonomous in terms of energy, an effort is possible to improve the efficiency and the sources of energy consumed in homes and buildings. After a preliminary study it was found that the largest share of energy consumption in dwellings intended for heating, particularly the sanitary water and the environment, so this will be the side to explore this work. A second strand is to provide the renewable energy produced throughout the day and whether this is sufficient for energy needs housing. This knowledge allows for intelligent strategies in energy management, providing a savings. To take advantage of wind and solar thermal energy for heating domestic water, is proposed in this paper a hybrid solar-wind, proving using computational models to test their economic viability. The system works very simply, using solar radiation to heat water. Additionally, the electrical energy generated by a wind turbine is also used to heat water, kept in a tank insulator for later use. Beyond the direct benefits observed in this structure the wind turbine does not need voltage regulator or frequency, which results in a cheaper and simpler system. The electrical energy is converted into thermal energy by a heating element placed within the thermal reservoir. This work proves that this system provides savings by combining the available energy from solar and wind power, usually with different contributions in different seasons. For example, it is recognized that climatically in Portugal there is more sunlight in summer and a greater availability of wind in winter. To support and validate this study was developed a software to create predictions of radiation and wind speed throughout the day, specifically the city of Braga between the years 2005 and 2009. With these estimates and the use of a thermal model of a housing can be provided the energy needed (extra), it being understood that there are differences produced during one year climate.
Description: Dissertação de Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores
URI: http://hdl.handle.net/10348/608
Document Type: Master Thesis
Appears in Collections:OLD - Dissertações de Mestrado

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