Energia Solar Térmica. Prof. Ramón Eduardo Pereira Silva Engenharia de Energia Universidade Federal da Grande Dourados Dourados MS 2014

Transcrição

1 Energia Solar Térmica Prof. Ramón Eduardo Pereira Silva Engenharia de Energia Universidade Federal da Grande Dourados Dourados MS 2014

2 O Sol Energia Solar Térmica Prof. Ramón Eduardo Pereira Silva Engenharia de Energia Universidade Federal da Grande Dourados Dourados MS 2014

3 Principais Parâmetros na Posição Sol-Terra As relações geométricas entre um plano de qualquer orientação particular relativa à Terra em qualquer momento, e a posição relativa do Sol com respeito a este plano, são descritos mediante a combinação de certos ângulos que serão descritos. PROF. RAMÓN SILVA

4 Latitude Latitude geográfica (φ ) corresponde à posição angular em relação à linha do Equador, considerada de latitude zero. Cada paralelo traçado em relação ao plano do Equador corresponde a uma latitude constante: positiva, se traçada ao Norte e negativa, se posicionada ao sul do Equador, PROF. RAMÓN SILVA

5 Latitude PROF. RAMÓN SILVA

6 Latitude Os Trópicos de Câncer e de Capricórnio correspondem às latitudes de 23 o 27 ao Norte e ao Sul, respectivamente, compreendendo a região tropical. PROF. RAMÓN SILVA

7 Longitude Longitude geográfica (λ) é o ângulo medido ao longo do Equador da Terra, tendo origem no meridiano de Greenwich. Na Conferência Internacional Meridiana foi definida sua variação: de 0 o a 180º (oeste de Greenwich) e de 0 o a 180 o (leste de Greenwich). A Longitude é muito importante para a determinação dos fusos horários e da hora solar. PROF. RAMÓN SILVA

8 Longitude PROF. RAMÓN SILVA

9 Altitude Altitude (Ζ ) equivale à distância vertical medida entre o ponto de interesse e o nível médio do mar. PROF. RAMÓN SILVA

10 Sistema Equatorial - Declinação Solar δ A declinação solar é o ângulo formado pela linha Terra-Sol, ao meio-dia, e pelo plano do equador. PROF. RAMÓN SILVA

11 Sistema Equatorial - Declinação Solar δ Sua variabilidade é de -23,45º a 23,45º. A declinação tem uma dependência com o dia Juliano no qual é realizado o cálculo, desta forma PROF. RAMÓN SILVA

12 Sistema Equatorial - Declinação Solar δ PROF. RAMÓN SILVA

13 Sistema Equatorial Ascensão Reta Ângulo medido sobre o equador, com origem no meridiano que passa pelo ponto Áries, e extremidade no meridiano do astro. A ascensão reta varia entre 0h e 24h (ou entre 0 e 360 ) aumentando para leste. PROF. RAMÓN SILVA

14 Sistema Equatorial Ascensão Reta O ponto Áries é um ponto do equador, ocupado pelo Sol no equinócio de primavera do hemisfério norte, isto é quando o Sol cruza o equador vindo do hemisfério sul (geralmente em 22 de março de cada ano). Também conhecido como ponto Vernal ou ponto Gama (γ) PROF. RAMÓN SILVA

15 Sistema Horizontal - Altura A altura é o ângulo formado pela radiação solar direta com o eixo sul do plano tangente à Terra no ponto do observador. Corresponde à declinação no sistema Equatorial PROF. RAMÓN SILVA

16 Sistema Horizontal Azimute (γ) É o ângulo formado pela projeção dos raios solares sobre o plano tangente à superfície terrestre e pelo sul geográfico, denominado meridiano do lugar. Portanto, o ângulo azimutal tem valor igual a zero para uma superfície orientada perfeitamente ao sul, 90º para o leste e - 90º para o oeste, sendo sua variabilidade, de -180º a +180º. PROF. RAMÓN SILVA

17 Sistema Horizontal - Azimute (γ) A altura e o azimute constituem as coordenadas solares planas e permitem de forma simples situar o Sol e descrever seu movimento ao longo do ano, tomando como referência o ponto de observação da terra. PROF. RAMÓN SILVA

18 Azimute (γ) em Coletores Quando se fala de captadores (coletores), o azimute é tomado como o ângulo formado pela projeção horizontal da linha perpendicular à superfície captadora e pela linha que passa pelo captador e pelo sul geográfico. PROF. RAMÓN SILVA

19 Inclinação em Coletores A inclinação do coletor (β) corresponde ao ângulo entre o plano da superfície e uma superfície horizontal variando de 0 a 180, PROF. RAMÓN SILVA

20 Incidência e Zenite em Coletores O ângulo de incidência (θ) corresponde ao ângulo entre a radiação direta incidente no plano e a normal a superfície. O ângulo zenital (θ Z ) corresponde ao ângulo entre os raios solares e a vertical do local. PROF. RAMÓN SILVA

21 Ângulo horário (ω) O ângulo horário (ω) é definido como a posição angular do sol a leste ou a oeste do meridiano local, devido à rotação da terra em seu próprio eixo, e tem valor de 15 por hora, negativo pela manhã e positivo após o meio dia PROF. RAMÓN SILVA

22 Exemplo Por trigonometria, se obtém que o ângulo de incidência é calculado segundo a seguinte fórmula: ângulo de incidência (θ) inclinação do coletor (β) ângulo azimutal da superfície (γ) declinação (δ) ângulo horário (ω) PROF. RAMÓN SILVA

23 Incidência Para superfícies verticais β = 90 o Quando a superfície estiver na posição horizontal β = 0o e o ângulo incidente coincide com o ângulo zenital. Fazendo na equação acima θ z = 90 o obtém-se o ângulo do pôr-do-sol ω s PROF. RAMÓN SILVA

24 REFERÊNCIAS Seye, O. Apostila de Energia Solar Térmica. UFGD