Normalmente, quando você pensa em painéis solares, você imagina a energia solar fotovoltaica (PV): painéis que são instalados no topo do telhado ou em um espaço aberto e convertem a luz solar em eletricidade. No entanto, os painéis solares também podem ser térmicos, o que significa que convertem a luz solar em calor, em oposição à eletricidade. Os painéis solares termodinâmicos são um tipo de painel solar térmico – também chamado de coletor – que difere dramaticamente dos painéis térmicos tradicionais; em vez de exigir luz solar direta, os painéis solares termodinâmicos também podem gerar energia a partir do calor do ar.
Principais conclusões
Painéis solares termodinâmicos podem servir como coletor e evaporador em bombas de calor assistidas por energia solar de expansão direta (SAHPs)
Eles absorvem o calor da luz solar e do ar ambiente e normalmente não precisam de luz solar direta, embora possam não funcionar tão bem em climas mais frios
Mais testes são necessários para avaliar quão bem os painéis solares termodinâmicos funcionam em climas mais frios
Embora os painéis solares termodinâmicos sejam mais populares na Europa, alguns estão começando a chegar ao mercado nos Estados Unidos
Como funciona uma bomba de calor assistida por energia solar?
Os SAHPs utilizam energia térmica do sol e bombas de calor para produzir calor. Embora você possa configurar esses sistemas de muitas maneiras diferentes, eles sempre incluem cinco componentes principais: coletores, um evaporador, um compressor, uma válvula de expansão térmica e um tanque de troca de calor de armazenamento.
O que são painéis solares termodinâmicos? Como eles funcionam?
Painéis solares termodinâmicos são componentes de algumas bombas de calor assistidas por energia solar de expansão direta (SAHPs), onde atuam como coletor, aquecendo o refrigerante frio. Nos SAHPs de expansão direta, eles também servem como evaporador: à medida que o refrigerante circula diretamente através de um painel solar termodinâmico e absorve calor, ele vaporiza, passando de líquido a gás. O gás então passa por um compressor onde é pressurizado e, finalmente, para um tanque de armazenamento de troca de calor, onde aquece a água.
Ao contrário da energia fotovoltaica ou dos painéis solares térmicos tradicionais, os painéis solares termodinâmicos não precisam ser colocados sob plena luz solar. Eles absorvem o calor da luz solar direta, mas também podem extrair calor do ar ambiente. Assim, embora os painéis solares termodinâmicos sejam tecnicamente considerados painéis solares, eles são, em alguns aspectos, mais semelhantes às bombas de calor de fonte de ar. Os painéis solares termodinâmicos podem ser montados em telhados ou paredes, em pleno sol ou sombra total – a ressalva aqui é que se você vive em um clima frio, eles provavelmente funcionarão com mais eficiência em plena luz solar porque a temperatura do ar ambiente pode não ser quente suficiente para atender às suas necessidades de aquecimento.
E a água quente solar?
Os sistemas solares de água quente usam coletores tradicionais, que podem aquecer um refrigerante, como painéis solares termodinâmicos, ou água diretamente. Esses coletores requerem luz solar total, e o refrigerante ou a água podem se mover através do sistema passivamente por gravidade ou ativamente por meio de uma bomba controladora. Os SAHPs são mais eficientes porque incluem um compressor, que pressuriza e concentra o calor no refrigerante gasoso, e porque incluem uma válvula de troca térmica, que regula a taxa na qual o refrigerante flui através do evaporador – que pode ser um painel solar termodinâmico –para maximizar a produção de energia.
Quão bem funcionam os painéis solares termodinâmicos?
Ao contrário dos sistemas solares de água quente, os painéis solares termodinâmicos ainda são uma tecnologia em desenvolvimento e não são tão bem testados. Em 2014, um laboratório independente, Narec Distributed Energy, realizou testes em Blyth, no Reino Unido, para determinar a eficiência de painéis solares termodinâmicos. Blyth tem um clima bastante temperado com fortes chuvas e os testes foram realizados de janeiro a julho.
Os resultados mostraram que o coeficiente de desempenho, ou COP, do sistema termodinâmico SAHP foi de 2,2 (quando se contabiliza o calor perdido do tanque de troca de calor). As bombas de calor são normalmente consideradas altamente eficientes quando atingem COPs acima de 3,0. No entanto, embora este estudo tenha demonstrado que, em 2014, os painéis solares termodinâmicos não eram altamente eficientes num clima temperado, eles podem funcionar de forma mais eficiente em climas mais quentes. Além disso, à medida que a tecnologia continua a avançar, os painéis solares termodinâmicos provavelmente necessitarão de um novo estudo de teste independente.
Como avaliar a eficiência das bombas de calor assistidas por energia solar
Antes de escolher um SAHP, você deve comparar o Coeficiente de Desempenho (COP) de vários sistemas. COP é uma medida da eficiência da bomba de calor baseada na relação entre o calor útil produzido e o seu consumo de energia. COPs mais elevados equivalem a SAHPs mais eficientes e custos operacionais mais baixos. Embora o COP mais elevado que qualquer bomba de calor pode atingir seja 4,5, as bombas de calor com COP acima de 3,0 são consideradas altamente eficientes.
Horário da postagem: 19 de julho de 2022