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Avaliação do desempenho de um sistema híbrido de painel fotovoltaico e bomba de calor para aquecimento de água aproveitando a irradiação solar no estado de Minas Gerais

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dc.creator PETRUCCI, Giovanni Augusto
dc.date.issued 2023-07-18
dc.identifier.uri https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3869
dc.description.abstract This dissertation delves into the efficiency and feasibility of a hybrid system comprising photovoltaic panels and a heat pump for water heating, harnessing the available solar irradiation in the state of Minas Gerais, Brazil. Initially, we conduct a review of solar energy and heat pump technologies. The study compares three scenarios: the PV-T system with a heat pump, the combination of a conventional PV system with a vacuum heater, and the conventional PV system solely powering the shower. Scenario 1 proves to be the most efficient, despite the higher initial investment (R$ 16,639.49). This scenario produces 544 kWh of electrical and thermal energy and exhibits the lowest LCOE (R$ 2.79). In contrast, Scenario 2, despite its elevated CAPEX and OPEX, generates only 78 kWh of energy and demonstrates the highest LCOE (R$ 38.91). Scenario 3, with the lowest CAPEX, produces 174 kWh of energy and has an LCOE of R$ 6.16. The results demonstrate that this hybrid system is capable of providing a significant amount of water heating throughout the year, approximately 521 kWh of thermal energy generated, which is roughly 2 times the thermal energy generated by the vacuum water heating system, effectively capitalizing on the region's high solar irradiation. The system proves to be effective in terms of energy savings, increased photovoltaic panel efficiency, and optimal utilization of thermal energy compared to other systems. The energy generation of the studied system, when compared to the conventional photovoltaic system, is approximately 4 times greater, and this generated energy supplies the energy consumed by the heat pump. The study highlights that the PV-T hybrid system with heat pumps is one of the possible solutions in transitioning towards a more sustainable energy future, less dependent on fossil fuels. pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.publisher Universidade Federal de Itajubá pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.subject Sistema PV/T à base de refrigerante pt_BR
dc.subject Bomba de calor pt_BR
dc.subject Eficiência e análise econômica pt_BR
dc.title Avaliação do desempenho de um sistema híbrido de painel fotovoltaico e bomba de calor para aquecimento de água aproveitando a irradiação solar no estado de Minas Gerais pt_BR
dc.type Dissertação pt_BR
dc.date.available 2023-08-09
dc.date.available 2023-08-09T12:25:16Z
dc.date.accessioned 2023-08-09T12:25:16Z
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/8743646842124050 pt_BR
dc.contributor.advisor1 PABON, Juan José Garcia
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/8827112127217683 pt_BR
dc.contributor.advisor-co1 MACHADO, Luiz
dc.description.resumo Esta dissertação explora a eficiência e viabilidade de um sistema híbrido de painel fotovoltaico e bomba de calor para o aquecimento de água, capitalizando a irradiação solar disponível no estado de Minas Gerais, Brasil. Inicialmente, realizamos uma revisão das tecnologias de energia solar e bomba de calor. O estudo faz comparação com três cenários, somente o sistema PV-T com bomba de calor em comparação com a junção dos sistema PV convencional e aquecedor a vácuo, e o PV convencional gerando energia apenas para o chuveiro, Cenário 1 se mostrou o mais eficiente, apesar do maior investimento inicial (R$ 16.639,49). Este cenário produziu 544 kWh de energia elétrica e térmica e apresentou o menor LCOE (R$ 2,79). Em contraste, o Cenário 2, apesar do seu elevado CAPEX e OPEX, produziu apenas 78 kWh de energia e exibiu o LCOE mais alto (R$ 38,91). O Cenário 3, com o menor CAPEX, produziu 174 kWh de energia e teve um LCOE de R$ 6,16. Os resultados provam que este sistema híbrido é capaz de fornecer uma quantidade significativa de aquecimento de água durante todo o ano, cerca de 521 kWh de energia térmica gerada aproximadamente 2 vezes a energia térmica gerada pelo sistema AQS a vácuo, ou seja, aproveita de forma eficaz a alta irradiação solar na região. O sistema mostrou-se eficaz em termos de economia de energia, aumento na eficiência do painel fotovoltaico, e uma ótimo aproveitamento da energia térmica, em comparação com os outros sistemas. A geração de energia do sistema estudado em comparação com o sistema fotovoltaico convencional é aproximadamente 4 vezes a do convencional, e essa energia gerada supri a energia consumida pela bomba de calor. O estudo mostra que o sistema híbrido PV-T com bombas de calor é uma das possíveis soluções na transição para um futuro energético mais sustentável e menos dependente de combustíveis fósseis. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department IEM - Instituto de Engenharia Mecânica pt_BR
dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia de Energia pt_BR
dc.publisher.initials UNIFEI pt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA::ENGENHARIA DE ENERGIA pt_BR
dc.relation.references PETRUCCI, Giovanni Augusto. Avaliação do desempenho de um sistema híbrido de painel fotovoltaico e bomba de calor para aquecimento de água aproveitando a irradiação solar no estado de Minas Gerais. 2023. 96 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Energia) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2023. pt_BR


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