Avaliação de um sistema micro CHP experimental para veículos recreativos

Avaliação de um sistema micro CHP experimental para veículos recreativos

Pinto, Daniel Vieira

URI: http://repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/13450

Fecha: 2024-06-19

xmlui.dri2xhtml.METS-1.0.item-contributorAdvisor: Wander, Paulo Roberto

Resumen:

Veículos recreativos RV (do inglês - recreational vehicle) são casas sobre rodas que podem ser tracionadas por um veículo automotor, no caso dos trailers, ou ainda, podem ser autopropelidos, como um motorhome. Para utilização confortável de um RV, há necessidade de fornecimento de energia elétrica para recarga das suas baterias e operação dos eletrodomésticos e equipamentos instalados, bem como de energia térmica, para aquecimento de água e eventualmente climatização. Uma solução convencional e bastante utilizada para abastecimento de energia elétrica é a instalação de módulos fotovoltaicos consorciados com conexão à uma rede elétrica, quando possível, embora em alguns casos sejam utilizados moto-geradores a combustão. Já o aquecimento de água é feito, geralmente, por meio de aquecedores de passagem a gás ou de acumulação híbridos gás/elétrico. Em geral, a climatização dos RVs é feita por meio de ar-condicionado do tipo split e calefação a gás ou diesel. No intuito de desenvolver uma alternativa aos métodos de provimento de energia atualmente disponíveis, aliado a busca por meios mais eficientes e ecológicos de utilização da energia, este trabalho propõe a criação de um sistema de cogeração (calor e energia elétrica) para RVs. Foi realizada uma revisão sistemática de literatura (RSL), abrangendo artigos científicos sobre sistemas combinados de calor e energia (CHP, do inglês, combined heat and power). A RSL foi precedida por uma busca por documentos sobre cogeração e aproveitamento de energia em RVs, tanto em bases científicas quanto em bancos de propriedade intelectual. Identificou-se uma lacuna de pesquisa sobre dispositivos micro CHP para RVs. No desenvolvimento deste trabalho foi criado um dispositivo micro CHP experimental (mCHP-Ex), com 980 W de potência elétrica máxima, composto por um motor de combustão interna monocilíndrico, um alternador automotivo e trocadores de calor para recuperação térmica. O protótipo foi enclausurado e instrumentado, possibilitando as medições da potência térmica disponível no fluxo de água (proveniente da recuperação de calor dos gases de exaustão, do óleo lubrificante e do ar de arrefecimento) além da medição da potência elétrica do alternador. Para quantificar a disponibilidade de potências elétrica e térmica, bem como os parâmetros de eficiência e operação do sistema, foram realizados ensaios em 46 diferentes condições de operação, combinando variações entre 2000 rpm e 3600 rpm na frequência de rotação do motor e dos níveis de carga elétrica imposta ao alternador, desde ausência de carga até 100% de carga. A eficiência elétrica do mCHP-Ex atingiu 10,18% ±0,2% a 3008 rpm com 83% de carga. A potência elétrica máxima foi de 0,746 kW ±0,015 kW a 3637 rpm e 100% de carga. A máxima taxa de recuperação de energia térmica foi de 3,267 kW ±0,039 kW. O fator de utilização chegou a 65,57% ±0,22%. Se comparado aos sistemas micro CHP comerciais vistos na RSL, o mCHP-Ex pode ser até 48% mais leve. Comparado aos meios tradicionais de provimento de potência elétrica e potência térmica, em separado, para RVs, o mCHP-Ex apresenta aproveitamento 63% maior da energia primária quando a demanda é de potência elétrica e aquecimento do ambiente. Entretanto para as condições em que a demanda é por potência elétrica e aquecimento de água, ou ainda somente potência elétrica, as atuais soluções disponíveis ainda são mais eficientes.

Mostrar el registro completo del ítem