Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Córdoba criou um dispositivo solar fotovoltaico para a produção de água quente que, afirmam, consome cerca de 95% da energia disponível que pode gerar.
O sistema consiste em uma caixa d’água de 300 litros com resistência elétrica, conectada a um sistema fotovoltaico de 1,6 kW por meio de um sistema de conversão eletrônica experimental de baixo custo. “É um modelo versátil, sustentável e econômico, que produz apenas 5% de perda de energia”, afirma o principal autor da pesquisa, Luis Cámara-Díaz.
O sistema está equipado com Rastreamento de Ponto de Potência Máxima (MPPT), pois deve operar constantemente no ponto de potência máxima. “Sem usar inversores ou baterias, mais comuns nas tradicionais instalações solares fotovoltaicas, desenvolvemos um sistema eletrônico de baixo custo capaz de funcionar como um dispositivo MPPT”, explicam os pesquisadores. «Manter uma tensão de referência fixa é o método de rastreamento MPPT usado.»
Uma placa de microcontrolador mantém a tensão de referência nos níveis exigidos e um transistor de efeito de campo semicondutor de óxido metálico (MOSFET) conduz ou corta a corrente, dependendo da tensão. “A tensão de referência, determinada pelo sistema de controle, é equivalente à tensão máxima do ponto de potência resultante do agrupamento dos módulos fotovoltaicos”, explicam os pesquisadores.
A abordagem proposta foi testada em um sistema fotovoltaico construído com cinco módulos JinkoSolar JKM330PP com 330 Wp cada. O aquecedor elétrico para produção de água quente tem uma potência nominal de 3 kW e uma resistência ao aquecimento elétrico de 37,8 V. Os painéis solares foram ligados em série para atingir uma tensão nominal de funcionamento próxima à da rede elétrica.
Verificou-se que o sistema atingia temperaturas de água de até 80 graus e cobria cerca de 85% do consumo anual de água quente sanitária em um domicílio com seis pessoas. “A novidade que este sistema eletrônico de baixo custo traz é que é possível converter a energia fotovoltaica disponível em calor, independentemente de o nível de radiação solar existente ser alto ou baixo”, disse Cámara-Díaz.
O sistema piloto inclui ainda um sistema de recirculação de água que permite a entrada de água fria no reservatório de AQS e simula o consumo de água e a sua renovação no interior do reservatório. Ele é descrito no artigo “A Cost-Effective and Efficient Electronic Design for Photovoltaic Systems for Solar Hot Water Production”, publicado na revista Sustainability.
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