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Tipo: Dissertação
Título: Simulação e desenvolvimento de receptor para energia solar concentrada
Título em inglês: Simulation and development of a receiver for concentrated solar power
Autor(es): Maia, Elton Perceu Silva
Orientador: Bueno, André Valente
Palavras-chave em português: Receptor solar;Energia Solar Concentrada;Simulação computacional;Hidrogênio verde
Palavras-chave em inglês: Solar receiver;Concentrated Solar Power - CSP;Computer simulation;Green hydrogen
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Data do documento: 2024
Citação: MAIA, Elton Perceu Silva. Simulação e desenvolvimento de receptor para energia solar concentrada. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Resumo: Uma preocupação crescente atualmente é a constante elevação da temperatura do planeta devido ao aumento da emissão de gases do efeito estufa na atmosfera. Ações por parte dos governos e instituições não governamentais vêm sendo realizadas, como a criação das metas do Acordo de Paris, que tem por objetivo limitar esse aumento de temperatura mundial a 1,5 ◦C e reduzir a zero as emissões dos gases CO2 até metade do século. Apesar dos esforços empreendidos, a implantação das tecnologias de transição energéticas está muito longe dos níveis necessários para alcançar as metas definidas. Muitos países estão adotando a Concentrated Solar Power (Energia Solar Concentrada) (CSP) como alternativa as fontes não renováveis. Através da pesquisa de novas tecnologias CSP, pode-se fazer com que a mesma seja cada vez mais viável entre a gama de alternativas de energia limpa. Portanto, este trabalho contribui desenvolvendo um receptor solar que agrega as melhores características já amplamente pesquisadas e avançar buscando a melhor eficiência. O intuito é simular computacionalmente o receptor, através do software ANSYS CFX, com valores de Direct Normal Irradiance (Radiação Direta Normal) (DNI) médias da região Nordeste do Brasil, além de especificar a construção do receptor solar, que faz parte de um conjunto formado por um prato parabólico e uma estrutura de suporte e movimentação. O receptor solar simulado conseguiu valores de energia absorvida de 2,4 kW para uma vazão mássica de 0,002 kg/s e DNI de 800W/m2. Para valores de DNI acima de 600W/m2 é possível alcançar temperaturas de reforma a vapor para produção de hidrogênio verde.
Abstract: A growing concern nowadays is the constant rise in the planet’s temperature due to the increase in greenhouse gas emissions in the atmosphere. Actions by governments and non-governmental institutions have been carried out, such as the creation of the Paris Agreement goals, which aim to limit this global temperature increase to 1.5 ◦C and reduce CO2 emissions to zero by mid-century. Despite the efforts made, the implementation of energy transition technologies is far from the levels needed to achieve the defined goals. Many countries are adopting concentrated solar power CSP as an alternative to non-renewable sources. Through research into new CSP technologies, it is possible to make it increasingly viable among the range of clean energy alternatives. Therefore, this work contributes by developing a solar receiver that aggregates the best characteristics already widely researched and advances in seeking the best efficiency. The aim is to computationally simulate the receiver using the ANSYS CFX software, with average Direct Normal Irradiance DNI values from the Northeast region of Brazil, in addition to specifying the construction of the solar receiver, which is part of a set formed by a parabolic dish and a support and movement structure. The simulated solar receiver achieved thermal capacity values of 2.4 kW for a mass flow rate of 0.002 kg/s and DNI of 800W/m2. For DNI values above 600W/m2, it is possible to reach steam reforming temperatures for green hydrogen production.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79013
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0009-0003-9637-6319
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/1581367124203449
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0001-5083-5872
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/6872916731299617
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
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