El presente trabajo de tesis desarrolla el diseño, construcción y evaluación de un sistema de concentración solar del tipo Cilíndrico Parabólico, el cual fue realizado en los ambientes del Centro de Energías Renovables de Tacna – CERT de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann. Para el diseño se utilizaron dos software tales como el Microsoft Excel y el AutoCAD. Para la construcción se emplearon materiales que son fácilmente accesibles en el mercado nacional y local, parte de estos incluso son material reciclado, por ejemplo el cobertor de vidrio del tubo absorbente se tomó de tubos rotos de termas solares de tubos al vacío. El factor de concentración del sistema es de 26,44 soles, con esto podemos alcanzar temperaturas superiores a los 100°C en el tubo absorbente en condiciones normales de temperatura y radiación (radiación directa). Al evaluarse el concentrador se encontraron los valores de la eficiencia óptica para el caso de un CCP sin cobertor de vidrio es de 0,35, y la del CCP con cobertor de vidrio es de 0,71, y el coeficiente global de pérdidas para el CCP sin cobertor de vidrio es de 50,97 Wm-2°C-1, y para el CCP con cobertor de vidrio es de 5,10 Wm-2°C-1. Se generó vapor de agua a 128 °C, casi inmediatamente, con un caudal de 0.0083 ls-1, También se encontró que la velocidad de calentamiento del agua en un tanque con 500 litros de agua potable empleando el CCP es de 0,14 °C por minuto.

Submitted by Morgana Silva (morgana_linhares@yahoo.com.br) on 2016-09-23T16:07:12Z No. of bitstreams: 1 Dissertação.pdf: 2848624 bytes, checksum: f5075c15190584601d6a5374e1d06fd7 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-23T16:07:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação.pdf: 2848624 bytes, checksum: f5075c15190584601d6a5374e1d06fd7 (MD5) Previous issue date: 2016-06-22 / Brazil has as a main source for production of electricity the dams using water to drive the turbines and as a secondary source are used the thermoelectric power plants that use fuel oil for electric power production. Both generate a large environmental impact, due to the fact of the dams need huge areas for its construction, which often leads to destruction of important ecosystems in the region where it will be installed the hydroelectric plant, besides the fact that they need the rainfall cycle so that the dams have the operating capacity, while the thermoelectric power plants burn fossil fuels thus increasing emissions of CO2 to the atmosphere. An alternative to the solution of the problems mentioned above is the use of renewable sources of energy, with emphasis on this work. Solar energy can be divided into two parts: thermal and photovoltaic. This work it is focused on thermal use of solar energy, with a Fresnel-type solar concentrator to heat water, which will trigger a cooling system environment with the use of desiccant rotors. The choice of type Fresnel collector gave the field of development of this hub is still in constant growth and by the fact that even occupy a relatively small area when compared to other solar thermal concentrators, in addition to its construction be simple and low cost when again compared to other solar concentrators. / O Brasil tem como fonte principal para produção de energia elétrica as hidrelétricas que utilizam água para movimentar as turbinas e como fonte complementar são utilizadas as termoelétricas que usam óleo combustível para produção de energia elétrica. Ambas geram um grande impacto ambiental, devido ao fato das hidrelétricas necessitarem de enormes áreas para a construção das represas, o que muitas vezes acarreta na destruição de ecossistemas importantes para a região onde irá ser instalada a hidrelétrica, além do fato que elas necessitam do ciclo das chuvas para que as represas possuam capacidade de operação, enquanto que as termoelétricas queimam combustíveis fosseis, aumentando assim as emissões de CO2 para a atmosfera. Uma alternativa para a solução dos problemas citados anteriormente é a utilização de fontes renováveis de energia, dando ênfase neste trabalho a energia solar. A energia solar pode ser dividida em duas vertentes: térmica e fotovoltaica. Este trabalho está voltado para a utilização térmica da energia solar, através da utilização de um concentrador solar do tipo Fresnel para o aquecimento de água, a qual irá acionar um sistema de refrigeração de ambientes com a utilização de rotores dessecantes. A escolha do coletor do tipo Fresnel se deu pelo campo de desenvolvimento deste concentrador estar ainda em constante crescimento e pelo fato do mesmo ocupar uma área relativamente pequena quando comparado com outros concentradores solares térmicos, além de sua construção ser simples e de baixo custo quando novamente comparada a outros concentradores solares.

Submitted by Amanda Silva (amanda.osilva2@ufpe.br) on 2015-03-04T12:32:19Z No. of bitstreams: 2 TESE Manoel Henrique de Oliveira Pedrosa Filho.pdf: 2358512 bytes, checksum: ac6e1214aa942a3f231395d14e6317f2 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T12:32:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE Manoel Henrique de Oliveira Pedrosa Filho.pdf: 2358512 bytes, checksum: ac6e1214aa942a3f231395d14e6317f2 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / CNPq / O desempenho de sistemas de conversão solar, que utilizam o fluxo concentrado, depende da forma com a qual este fluxo atinge a superfície do absorvedor. Diversos autores têm estudado fatores que influenciam na eficiência da coleção desse fluxo solar, sendo os desvios mecânicos um exemplo desses fatores. Vários modelos foram propostos para a determinação da distribuição do fluxo solar em absorvedores de concentradores. Alguns desses modelos apresentam limitações em sua utilização quando se necessita simular a influência simultânea de desvios ópticos de forma que seja possível obter parâmetros operacionais do concentrador. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um novo método para a determinação da densidade de fluxo solar concentrado em absorvedores e utiliza uma forma analítica, por meio de uma equação geométrica e uma convolução em conjunto com uma forma gráfica – gráfico de isolinhas. Os resultados obtidos permitiram comprovar a possibilidade de utilizar uma representação dos fenômenos que ocorrem em um concentrador (2D) por meio do diagrama de isolinhas, que expressa a relação entre o local de incidência da radiação no concentrador, dado pelo ângulo (θ), e a região do Sol que ilumina esse local (ângulo φ), para diversos valores do ponto de incidência no absorvedor (y). É possível reunir, ao longo de uma isolinha, o conjunto de pares (θ - φ) que iluminam um único ponto (y) do absorvedor. No desenvolvimento deste método, utilizou-se a calha parabólica com um absorvedor plano, embora seja possível a sua utilização com outras geometrias. Essa metodologia permite a utilização de qualquer modelo de distribuição de brilho solar, sendo possível a simulação de desvios ópticos que alteram a distribuição angular da energia refletida em direção ao absorvedor. Pode-se também determinar os parâmetros ópticos do sistema concentrador, que permitem caracterizar sua qualidade óptica. O diagrama de isolinhas desenvolvido permite visualizar claramente a contribuição de cada ponto da superfície refletora na iluminação do absorvedor, sendo possível simular facilmente, em diferentes geometrias de concentradores, os efeitos dos desvios ópticos determinísticos e estocásticos. A metodologia desenvolvida é constituída por um conjunto de procedimentos simples, porém precisos, baseados inicialmente em uma equação de intercâmbio radiativo entre as superfícies (refletora e absorvedora) e na geometria do concentrador e de seu absorvedor. Permite trabalhar com qualquer tipo de função de distribuição de brilho, determinística ou estocástica.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RicardoEBRF_DISSERT.pdf: 4014057 bytes, checksum: 4ee7665398e3d4e0b140690a65f6b5c4 (MD5) Previous issue date: 2011-02-28 / Universidade Federal do Rio Grande do Norte / Given the growing environmental crisis caused by degradation, mainly due to the use of polluting energy sources, increasing the growing use of renewable energies worldwide, with emphasis on solar energy, an abundant supply and available to everyone, which can be harnessed in several ways: electricity generation; dehydration of food; heating, disinfection and distillation and cooking. The latter has as its primary feature the viability of clean, renewable energy for society, combating ecological damage caused by large-scale use of firewood for cooking foods, use in tropical countries with high solar radiation, and has funding NGOs throughout the world with the goal of achieving low-income population. The proposed project consists of a solar cooker for concentration, working from the reflection of sunlight by a hub that they converge to a focal point at the bottom of the pot, getting lots of heat. The solar cooker under study consists of two elliptical reflecting parabolas made from the recycling of scrap TV antenna, having 0.29 m? of surface area for each antenna, which were covered by multiple mirrors of 2 mm thick and mounted on a metal structure, with correction for the mobility of the apparent movement of the sun. This structure was built with the recycling of scrap metal, possessing a relatively low cost compared with other solar cookers, around US$ 50.00. This cost becomes negligible, since that will involve a great benefit to not have fuel costs for each meal, unlike the use of gas or firewood for cooking food. The tests show that the cooker has reached the maximum temperature of 740 ? C, for boiling water in an average time of 28 minutes, cooking various types of foods such as potatoes, rice and pasta in an average time of 45 minutes and still going as a solar oven, making pizza baking and meat. These cooking times do not differ much from the cooking times on a gas stove, it becomes the solar cooker as a good consumer acceptance, and furthermore not to deliver the same gases that can poison the food as with the wood stove. Proves the viability of using the stove to cook or bake in two daily meals for a family, still presenting a position to improve his performance with the addition of new materials, equipment and techniques / Diante da crescente crise ambiental provocada pela degrada??o, principalmente devido ao uso de fontes energ?ticas poluentes, cada vez mais, vem crescendo o uso de energias renov?veis em todo o mundo, tendo destaque para a energia solar, uma fonte abundante e dispon?vel a todos, que pode ser aproveitada de diversas maneiras como: gera??o de eletricidade; desidrata??o de alimentos; aquecimento, desinfec??o e destila??o de ?gua e coc??o. Este ?ltimo tem como aspecto primordial a viabiliza??o de energia limpa e renov?vel para a sociedade, combatendo os danos ecol?gicos causados pela utiliza??o em larga escala de lenha para o cozimento de alimentos, tendo utiliza??o em pa?ses tropicais com altos ?ndices de radia??o solar, possuindo financiamento de ONGS por todo o mundo com objetivo de atingir a popula??o de baixa renda. O projeto proposto consta de um fog?o solar ? concentra??o, funcionando a partir da reflex?o dos raios solares por um concentrador que converge os mesmos para um ponto focal no fundo da panela, recebendo grande quantidade de calor. O fog?o solar em estudo ? composto por duas par?bolas refletoras de forma el?ptica feitas a partir do reaproveitamento de sucatas de antena de TV, possuindo 0,29 m? de ?rea superficial para cada antena, que foram cobertas por m?ltiplos espelhos de 2 mm de espessura e montadas em uma estrutura met?lica com mobilidade para a corre??o do movimento aparente do sol. Esta estrutura foi constru?da com o reaproveitamento de sucata, possuindo um custo relativamente baixo, quando comparado com outros fog?es solares, em torno R$ 100,00. Este custo torna-se insignificante, uma vez que promover? um grande benef?cio em n?o possuir gastos com combust?vel para cada refei??o, diferente do uso do g?s ou de lenha para cozinhar alimentos. Os ensaios mostram que o fog?o chegou ? temperatura m?xima de 740?C, realizando a ebuli??o de ?gua em um tempo m?dio de 28 minutos, cozinhando diversos tipos de alimentos, como batata, arroz e macarr?o em um tempo m?dio de 45 minutos e ainda funcionando como forno solar, realizando o assamento de pizza e carnes. Esses tempos de cozimento n?o diferem muito dos tempos de cozimento em um fog?o ? g?s, fato que obt?m ao fog?o solar uma boa receptividade aos consumidores, al?m do mesmo n?o emitir gases que podem intoxicar os alimentos como no caso do fog?o a lenha. Comprova-se a viabilidade da utiliza??o do fog?o para cozinhar ou assar em duas refei??es di?rias para uma fam?lia, apresentando ainda condi??es de melhorar sua performance com adi??o de novos materiais, equipamentos e t?cnicas

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Amid the great crisis of the energy, new methods for electric power generation, especially those do not harm the environment, are constantly sought to meet the growing need worldwide. Among them, the use of Fresnel linear concentrators becomes increasingly feasible, due to have lower cost in comparison to other types of solar concentrators. Thus, the project seeks to develop techniques that optimize use of the system where the main objective is to implement and validate the tracking system for a prototype of linear Fresnel solar concentrator, operating between approximately 7:30 and 16:30 in Fortaleza, CearÃ. For that, it used microcontrollers, sensors and motors to design a system capable of tracking Solar light system. The characterization and validation of the inductive position sensor used is also an important part of the work. To perform the tracking system, have been used a theoretical methodology for relative location of the sun, beyond the gain scheduling technique in control of employee movement. The position sensor validation have a maximum error than 0.3Â. Therefore, can consider that, with the use of the techniques employed for the achievement of system of control, the medium error obtained was about 0.06Â, making the design perform the concentration of solar rays in the absorber concentrator with a maximum deviation of 0.5Â, providing the desired reliability for system use. / Em meio Ãs grandes crises no ambiente energÃtico novos mÃtodos para geraÃÃo de energia elÃtrica, principalmente aqueles que nÃo agridem o meio ambiente, sÃo procurados constantemente para suprir a crescente necessidade mundial. Dentre eles, o uso de concentradores Solares do tipo Fresnel linear torna-se cada vez mais viÃvel, devido possuir custo inferior a outros tipos de concentradores solar. Com isso, procura-se desenvolver tÃcnicas que otimizem o uso do modelo onde o principal objetivo deste trabalho à implementar e validar o sistema de rastreamento de um protÃtipo de concentrador solar Fresnel linear, com funcionamento compreendido aproximadamente entre 7:30 e 16:30 h, na cidade de Fortaleza, CearÃ. Para tanto, utilizou-se microcontroladores, sensores e motores para projetar um sistema capaz de rastrear a luz Solar. A caracterizaÃÃo e validaÃÃo do sensor de posiÃÃo indutivo utilizado tambÃm à parte importante do trabalho. Para a realizaÃÃo do rastreamento empregou-se uma metodologia teÃrica para localizaÃÃo relativa do Sol, alÃm da tÃcnica de escalonamento de ganho no controle do movimento empregado. A validaÃÃo do sensor de posiÃÃo foi realizada encontrando-se um erro mÃximo em torno de 0,3Â. Portanto, pode-se considerar que, com a utilizaÃÃo das tÃcnicas abordadas para a realizaÃÃo do controle do sistema o erro mÃdio obtido foi cerca de 0,06Â, fazendo com que o projeto realizasse a concentraÃÃo dos raios solares no absorvedor do concentrador com um desvio mÃximo de 0.5Â, fornecendo ao sistema a confiabilidade desejada para sua utilizaÃÃo.

Segundo o Atlas Brasileiro de Energia Solar, apesar das diferentes características climáticas observadas no Brasil, pode-se constatar que a média anual de irradiação solar global apresenta boa uniformidade e elevados índices por todo o país. Os valores desta grandeza em quase toda a extensão do território brasileiro (4200-6700 Wh/m2/dia) são superiores aos da maioria dos países da União Europeia, como Alemanha (900-1250 Wh/m2/dia), França (900-1650 Wh/m2/dia) e Espanha (1200-1850 Wh/m2/dia), onde projetos para aproveitamento de energia solar, alguns contando com fortes incentivos governamentais, são amplamente disseminados. Grande parte dos avanços científicos obtidos nos estudos sobre aproveitamento da energia solar se deve à utilização de simuladores solares compactos nos experimentos de longa duração. Ao substituir o Sol por fontes artificiais, como lâmpadas capazes de emitir radiação próxima à solar, os simuladores eliminam a dependência de fatores naturais como condições climáticas, horário do dia, intermitência e movimento de direção da radiação solar. O projeto proposto para esta dissertação de Mestrado teve como objetivo o domínio do processo de concepção e fabricação de um simulador solar concentrador formado por lâmpadas e um refletor ótico. Uma vez dominada a técnica, um modelo piloto de simulador solar foi construído e alguns testes executados para avaliar a qualidade do projeto, a resistência dos componentes e o fator de concentração do aparato. / According to the Brazilian Atlas of Solar Energy, despite the different climatic characteristics observed in Brazil, the annual average of global solar irradiation has good uniformity and high levels throughout the country. The values of global solar irradiation in almost the entire length of Brazil (4200-6700 Wh/m2/day) are higher than those observed in most European Union countries, like Germany (900-1250 Wh/m2/day), France (900-1650 Wh/m2/day) and Spain (1200-1850 Wh/m2/day), where projects for solar energy applications, some of them relying on strong government incentives, are widely disseminated. Several scientific and technological advances made in the study of solar energy applications are due to the use of compact solar simulators in long-term experiments. Replacing the Sun by artificial sources, such as arc lamps with radiation emission similar to the Sun spectrum, indoor simulators avoid the dependence on natural conditions such as the weather, the daytime, the sunlight intermittence and the directional change of the solar radiation. The project proposed for this dissertation aimed to master the design and manufacturing processes of a high-flux solar simulator consisting of arc lamps and an optical reflector. Once technique was understood, a solar simulation pilot model was built and some tests were performed to assess the project quality, the resistance of components and the apparatus concentration factor.

Submitted by GILBERTO BUENO DE OLIVEIRA JUNIOR null (gilberto.bueno@yahoo.com.br) on 2016-02-03T13:55:05Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Concentrador Solar - VERSÃO FINAL - V0017.pdf: 5444637 bytes, checksum: 24e8c86834b9e8a8354dc9e314104039 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-02-05T11:29:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 oliveirajunior_gb_me_bauru.pdf: 5444637 bytes, checksum: 24e8c86834b9e8a8354dc9e314104039 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-05T11:29:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 oliveirajunior_gb_me_bauru.pdf: 5444637 bytes, checksum: 24e8c86834b9e8a8354dc9e314104039 (MD5) Previous issue date: 2015-12-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The searching for renewable energy sources has mobilized much of the scientific community, which work is tireless in pointing out feasible solutions to use clean energy. Solar energy is natural choice among others, because its availability and amount. A known way to use this energy is by focusing solar rays through parabolics, which allow rays concentration to a small area. The advantage of this type of project is to produce thermal energy at high temperatures. This energy has a wide application on producing other forms of energy such as electric power in turbines since solar concentrators provide steam at high pressure and temperature. The goal of this study is to build a solar concentration device and measure the energy produced, as well its efficiency in transformation. Thus, was built up a parabolic concentrator and a solar tracker to motion in three dimension, which allows device alignment towards incidence of solar rays. Was utilized a pumping system to flowing thermal fluid at high temperatures through the absorber. The energy balance of this thermal fluid, led to obtain behavior curves of net power and system efficiency. The experimental was divided in two parts. On the first one, was obtained the stagnation temperature and the other one, was measured the eficiency over a circulating thermal fluid. The stagnation temperature measured in december was 476,5°C, at 4:25PM. The second part of tests has shown an efficiency of 33% on first one assay. However when was utilizing another form to measure the solar irradiation (theoretic approach), the efficiency rises between 45% to 55%, regarding steady state conditions. Furthermore, this work allowed discussions to discover ways to increase the energy efficiency. / A busca por formas alternativas de energia tem mobilizado grande parte da comunidade científica, cujos trabalhos são incansáveis em apontar soluções viáveis para o aproveitamento das energias renováveis e limpas. A energia solar se destaca dentre todas pela sua disposição e quantidade. Uma forma já conhecida de sua utilização é através da concentração em sistemas parabólicos, que permitem o direcionamento dos raios do Sol para uma pequena área. A vantagem deste tipo de projeto é a produção de energia térmica a altas temperaturas e pressões. Essa energia concentrada possui grande aplicação, pois permite a conversão eficiente em energia elétrica, produzidas em turbinas a vapor. O objetivo deste trabalho foi construir um dispositivo termo-eletrônico para concentração solar e, com isso, quantificar a energia produzida, bem como sua eficiência. Assim sendo, foi construído um concentrador parabólico e um rastreador solar com movimento tridimensional, que permite o alinhamento do equipamento com a incidência dos raios do Sol. Foi utilizado ainda, para circulação no interior do absorvedor, um sistema de bombeamento de fluido térmico de alto ponto de ebulição e que não sofria deformação a altas temperaturas. O balanço energético no dispositivo permitiu obter as curvas de potência útil e da eficiência do sistema. O experimento foi dividido em duas partes. Na primeira parte, foi obtida a temperatura de estagnação e na outra parte, foi medida a eficiência energética sobre o fluido térmico em circulação. A temperatura de estagnação medida em dezembro foi de 476,5 °C, às 4:25 PM. A segunda parte dos testes mostrou uma eficiência de 33% no primeiro ensaio. No entanto, quando se utilizou uma outra forma de medir a irradiação solar (abordagem teórica), a eficiência aumentou, permanecendo entre 45% a 55%, considerando regime permanente. Além disso, possibilitou a discussão de formas de incrementar a sua eficiência. / Capes: 2012/2014

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSERSF.pdf: 1452502 bytes, checksum: 2b2b5bbeb8a8c00c381af23d21ebe405 (MD5) Previous issue date: 2008-06-09 / An cylinder-parabolic solar concentrator is presented to produce steam for different applications. This prototype was built in glass fiber with dimensions that follow a study of optimization of parameters inherent in the optical reflection of sunlight by the surface of reflection and absorption of the same by tubing that leads the fluid of work. The surface of the concentrator of 2.24 m? has been covered by layers of mirror with 1.0 m of lenght and 2.0 cm wide. The absorb tubing consists of a copper tube diameter equal to 28 mm. The concentrator is moving to follow the apparent motion of the sun. It will be presented the processes of manufacturing and assembly of the concentrator proposed, which has as main characteristics the facilities construction and assembly, in addition to reduced cost. Will be presented data from tests performed to produce steam setting up some parameters that diagnose the efficiency of the concentrator. It will be demonstrated the viabilities thermal, economic and of materials of the proposed system.The maximum temperature achieved in the vacuum tube absorber was 232.1?C and average temperature for 1 hour interval was 171.5?C, obtained in a test with automation. The maximum temperature achieved in the output of water was 197.7?C for a temperature of 200.0?C in the absorber tube. The best average result of the water exit temperature to interval of 1 hour was 170.2?C for a temperature of 171.2?C, in the absorber tube, obtained in test with automation. Water exit mean temperatures were always above of the water steaming temperature. The concentrator present a useful efficiency of 38% and a production cost of approximately R$ 450,00 ( $ 160.34) / Apresenta-se um concentrador solar do tipo cilindro-parab?lico para a produ??o de vapor para aplica??es diversas. A superf?cie da par?bola foi constru?da em fibra de vidro, com dimens?es que seguem um estudo de otimiza??o de par?metros ?pticos inerentes ? reflex?o dos raios solares pela superf?cie refletora e a intercepta??o desses raios pelo tubo absorvedor. A superf?cie do concentrador de 2,24 m2 foi recoberta por l?minas de espelho de 1,0 m de comprimento por 2 cm de largura. A tubula??o absorvedora ? composta de um tubo de cobre de di?metro correspondente a 28 mm. O concentrador tem mobilidade para rastrear automaticamente o movimento aparente do sol. Ser?o mostrados os processos de fabrica??o e montagem do concentrador proposto, que apresenta como caracter?sticas principais, as facilidades de constru??o e montagem, al?m de custo reduzido. A temperatura m?xima alcan?ada no tubo absorvedor vazio foi 232,1?C e a temperatura m?dia para intervalo de 1 hora foi 171,5 ?C, obtidas em um teste com automatiza??o. O pico m?ximo obtido na temperatura de sa?da de ?gua foi de 197,7?C para uma temperatura de 200,0?C no do tubo absorvedor. O melhor resultado m?dio da temperatura de sa?da da ?gua para intervalo de 1 hora foi 170,2?C para uma temperatura de 171,2?C, no tubo absorvedor, obtido em teste com automatiza??o. As m?dias de temperaturas de sa?da de ?gua estiveram sempre acima da temperatura de vaporiza??o da ?gua. O concentrador apresenta uma efici?ncia ?til de 38% e um custo de fabrica??o de aproximadamente R$ 450,00 ( $ 160,34)

Segundo o Atlas Brasileiro de Energia Solar, apesar das diferentes características climáticas observadas no Brasil, pode-se constatar que a média anual de irradiação solar global apresenta boa uniformidade e elevados índices por todo o país. Os valores desta grandeza em quase toda a extensão do território brasileiro (4200-6700 Wh/m2/dia) são superiores aos da maioria dos países da União Europeia, como Alemanha (900-1250 Wh/m2/dia), França (900-1650 Wh/m2/dia) e Espanha (1200-1850 Wh/m2/dia), onde projetos para aproveitamento de energia solar, alguns contando com fortes incentivos governamentais, são amplamente disseminados. Grande parte dos avanços científicos obtidos nos estudos sobre aproveitamento da energia solar se deve à utilização de simuladores solares compactos nos experimentos de longa duração. Ao substituir o Sol por fontes artificiais, como lâmpadas capazes de emitir radiação próxima à solar, os simuladores eliminam a dependência de fatores naturais como condições climáticas, horário do dia, intermitência e movimento de direção da radiação solar. O projeto proposto para esta dissertação de Mestrado teve como objetivo o domínio do processo de concepção e fabricação de um simulador solar concentrador formado por lâmpadas e um refletor ótico. Uma vez dominada a técnica, um modelo piloto de simulador solar foi construído e alguns testes executados para avaliar a qualidade do projeto, a resistência dos componentes e o fator de concentração do aparato. / According to the Brazilian Atlas of Solar Energy, despite the different climatic characteristics observed in Brazil, the annual average of global solar irradiation has good uniformity and high levels throughout the country. The values of global solar irradiation in almost the entire length of Brazil (4200-6700 Wh/m2/day) are higher than those observed in most European Union countries, like Germany (900-1250 Wh/m2/day), France (900-1650 Wh/m2/day) and Spain (1200-1850 Wh/m2/day), where projects for solar energy applications, some of them relying on strong government incentives, are widely disseminated. Several scientific and technological advances made in the study of solar energy applications are due to the use of compact solar simulators in long-term experiments. Replacing the Sun by artificial sources, such as arc lamps with radiation emission similar to the Sun spectrum, indoor simulators avoid the dependence on natural conditions such as the weather, the daytime, the sunlight intermittence and the directional change of the solar radiation. The project proposed for this dissertation aimed to master the design and manufacturing processes of a high-flux solar simulator consisting of arc lamps and an optical reflector. Once technique was understood, a solar simulation pilot model was built and some tests were performed to assess the project quality, the resistance of components and the apparatus concentration factor.

El concentrador solar Fixed Mirror Solar Concentrator (FMSC) apareció en los años 70 con la finalidad de reducir costes en la producción de energía termoeléctrica. Este diseño consiste en un concentrador de reflector estacionario y foco móvil, presenta buena integrabilidad en cubiertas, y es capaz de alcanzar temperaturas entre 100 y 200ºC manteniendo una eficiencia aceptable. En esta tesis se expone una metodología para determinar el comportamiento del FMSC. Se ha desarrollado una herramienta de cálculo basada en el método de ray-tracing, que simula el trazado de los rayos solares en el sistema óptico. Con esta herramienta se ha analizado el comportamiento óptico y térmico del FMSC, y de la versión con espejos curvos Curved Slats Fixed Mirror Solar Concentrator (CSFMSC). Se ha realizado un análisis paramétrico para conocer la influencia de los distintos parámetros en el modificador de ángulo (IAM), y para obtener los diseños óptimos a una temperatura de 200ºC para tres climas en diferentes latitudes. Se han comparado los valores teóricos obtenidos mediante ray-tracing con dos prototipos ensayados, obteniendo un buen ajuste en ambos casos. Los ensayos han sido utilizados para determinar la curva de rendimiento de uno de los prototipos. Se ha hecho uso del método propuesto en la norma EN-12975-2:2006, combinado con valores de IAM obtenidos mediante ray-tracing. Se prueba que esta combinación puede ser útil para obtener la curva de rendimiento de colectores complejos con un modelo biaxial para el IAM. / The Fixed Mirror Solar Concentrator (FMSC) appeared during the 70s with the aim of reducing costs in the production of electricity in solar thermal power plants. This design consists of a concentrator with fixed reflector and moving receiver, has a very good integrability into building roofs and can reach temperatures between 100 and 200ºC with an acceptable efficiency. In this Thesis a methodology is presented for the determination of the behaviour of the FMSC. A simulation tool based on the forward ray-tracing method has been developed. The optical and thermal behaviour of the FMSC and its curved mirror variation called the Curved Slats Fixed Mirror Solar Concentrator (CSFMSC), have been analyzed with this tool. A parametric analysis has been carried out in order to determine the influence of the different parameters on the Incidence Angle Modifier (IAM) and to determine the optimal designs at a temperature of 200ºC for three different climates at different latitudes. The theoretical values obtained from the ray-tracing code have been compared with two experimental prototypes. The experimental and numerical results obtained show a good fit. The efficiency curve of one of the prototypes has been determined from the experimental tests. The methodology proposed in the norm EN-12975-2:2006 has been used in combination with IAM values obtained by ray-tracing. It has been shown that this combination can be effectively used to obtain the efficiency curve of complex collectors with a bi-axial IAM model.