Estudo e conceção de um sistema doméstico de dessalinização com energia solar

Abstract

A procura de água potável está a aumentar constantemente com o crescimento da população mundial. A dessalinização por evaporação acionada por energia solar, que apenas consome energia renovável, é uma abordagem promissora para produzir água com impacto ambiental mínimo. A energia solar é o maior recurso disponível e o seu potencial é muito superior ao consumo energético anual. Neste trabalho é apresentado um estudo teórico de um sistema de dessalinização solar com um coletor solar plano. O sistema consiste num recipiente de plástico cujo fundo e paredes são pintados de preto para aumentar a absorção de energia solar e cuja base é isolada para diminuir a perda de calor pelo chão. No fundo do recipiente encontra-se um permutador de calor de cobre (serpentina) pintado de preto e submerso em água salgada, ligado através de um tubo também de cobre a um coletor solar plano por onde corre o fluido térmico (água) em escoamento forçado por uma bomba.Com o auxílio da modelação matemática, balanços energéticos e valores dados para a temperatura ambiente, radiação solar e velocidade do vento, foram obtidos resultados relativos ao desempenho do sistema para um dia em maio e outro em julho. Os resultados deste estudo mostram que a produtividade ao fim do dia da configuração com e sem o coletor solar foi de, respetivamente, 10,65 kg e 4,44 kg em julho e 5,24 kg e 2,28 kg em maio.Pode-se concluir produtividade do sistema depende, fortemente, da radiação solar e aumenta linearmente com esta e que o aumento de diferença entre a temperatura do vidro e da água corresponde a uma melhor produção de água destilada. A adição do coletor solar plano corresponde a um aumento percentual de produtividade de 134%.

The demand for fresh water is increasing steadily with the world’s growing population. Solar desalination, which only uses renewable energy, is a promising approach to the production of water with minimal environmental impact. Solar energy is the Earth's biggest resource and its potential is much larger than the annual energy consumption. In this work, a theoretical study of a solar desalination system with a flat plate solar collector is presented. The distiller consists of a plastic basin with glass wool insulation and painted black in order to increase the absorption of solar energy. At the bottom of the still basin, there’s a copper serpentine heat exchanger also painted black and submerged in salt water, connected by a copper pipe to a flat plate solar collector, through which runs thermal fluid (water) in forced flow.With the aid of mathematical modeling, thermal balances and temperature, solar irradiation and wind speed data, predictions were obtained in relation to the performance of the system during a day in May and another in July. The results show that the productivity at the end of each day with and without the solar collector is, respectively, 10,65kg and 4,44 kg in July and 5,24 kg and 2,28 kg in May.It was concluded that the still output increases with the solar irradiation for a given ambient temperature and that the bigger the difference between the water temperature and the glass temperature, the higher the output of distilled water. The addition of the solar collector provides an average increase in productivity of 134 %.