Projeto, simulação e análise de desempenho de coletores solares poliméricos

A energia solar é uma fonte de energia limpa e renovável que vem destacando-se no cenário mundial, em especial em países desenvolvidos como Japão, Alemanha e EUA. Uma das aplicações em que o uso da energia solar vem crescendo, atualmente, é no aquecimento de água para uso doméstico e industrial. No cenário brasileiro, há um incentivo por parte do Governo Federal para trabalhos de pesquisa que visam desenvolver tecnologias de baixo custo para o aproveitamento da energia solar térmica por famílias de baixa renda, diminuindo o consumo de eletricidade. Um sistema de aquecimento de água com energia solar é essencialmente composto por coletor e reservatório térmico. Atualmente, estes dispositivos representam a maior parte dos custos envolvidos devido ao uso de materiais nobres, tais como o aço inoxidável, o cobre e o alumínio. Para que o uso dos coletores solares seja difundido e alcance um preço de mercado compatível com a realidade das famílias de baixa renda é necessário que os custos dos materiais e dos processos de fabricação sejam reduzidos. Os polímeros são materiais sintéticos formados por grandes moléculas que possuem características técnicas específicas e desejáveis para a aplicação na construção de coletores solares, entre elas fácil moldagem, baixo peso e baixo custo. Com o objetivo de auxiliar no desenvolvimento de uma tecnologia de baixo custo e fácil instalação, este trabalho apresenta o desenvolvimento e construção de um protótipo de coletor solar utilizando material polimérico com o intuito de testar as variáveis inerentes ao processo. Foram realizadas simulações para o estudo de diversas geometrias de canais retangulares e seu impacto no desempenho térmico dos coletores e foram buscadas formas de desenho a fim de contornar o problema da baixa condutividade térmica dos polímeros. A partir dessas simulações, foi construído um protótipo de coletor solar, que foi ensaiado para determinação de seu desempenho térmico. Os resultados apresentados foram promissores, mostrando que é possível o uso desses materiais sem que haja perda significativa de eficiência, além de mostrarem que existe a possibilidade de redução de seus custos de fabricação.