Vantagens da Instalação de Painéis Solares de Tubos de Vácuo

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1 Vantagens da Instalação de Painéis Solares de Tubos de Vácuo Porquê usar o sol como fonte de energia? O recurso solar é uma fonte energética inesgotável, abundante em todo o planeta e principalmente no nosso país. Portugal é o país da Europa com mais tempo de exposição solar. A média anual é aproximadamente 8 horas dia com recepção superior a 1200W/m2. A energia solar diária que chega a Portugal é em média GWH o que representa aproximadamente a energia que o país gasta em 1000 dias. Qual o papel dos colectores solares de vácuo? Os colectores solares de vácuo tiveram um grande desenvolvimento nos últimos anos, e hoje em dia, são o sistema de aquecimento de águas mais rentável do mercado. Estes captam a energia solar através de tubos de vácuo com a finalidade de aquecer águas sanitárias, aquecimento ambiente e aquecimento de piscinas. Os colectores solares de vácuo são compostos de uma série de tubos modulares, montados paralelamente, por onde circula a água glicolada. Este número pode variar conforme as necessidades de consumo de água quente. Devido à situação geográfica de Portugal, um metro quadrado de tubos de vácuo produz acima de 800W/h de energia. Quer isto dizer que a energia solar que chega à terra é aproveitada numa grande percentagem. Devido à forma cilíndrica do tubo de vácuo, o sol incide sempre sobre ele perpendicularmente, o que reduz a reflexão e maximiza a quantidade total de radiação solar a que os colectores estão expostos durante o dia.

2 O vácuo do tubo reduz as perdas de calor condutivas e convectivas no seu interior. Os tubos são capazes de absorver a energia dos raios infravermelhos e ultravioleta que podem passar através das nuvens. A existência desse espaço em vácuo no tubo possibilita uma captação constante de energia mesmo com temperaturas negativas só sendo necessário a existência de luz solar. O vento e as baixas temperaturas têm o mínimo efeito na eficiência dos painéis de tubos de vácuo. Os sistemas tubos de vácuo são de montagem fácil e com grande capacidade de captação da radiação solar. Institutos de investigação da Alemanha e Inglaterra inventaram e experimentaram tubos de vácuo no aproveitamento da energia solar. Esta tecnologia é agora muito aceite em todo o mundo e está a ser utilizada há vários anos em países como Alemanha, Inglaterra, Canadá e China. O componente chave deste sistema solar são os tubos de vácuo de alta tecnologia. Estes, além de absorverem a radiação solar directa, também absorvem o calor do meio ambiente e a radiação solar difusa (céu nublado). Cada tubo de vácuo consiste em dois tubos de vidro. O tubo exterior é feito de borosilicato transparente de alta resistência capaz de suster o impacto de granizos com Os Tubos de Vácuo

3 2,5cm de diâmetro. O tubo interior, também feito de borosilicato, está coberto com nitrato de alumínio, material com uma excelente absorção de calor. Durante o processo de fabrico do tubo, o ar entre os dois tubos de vidro é extraído para formar o vácuo, o que elimina perdas de calor por condução. Para manter este vácuo é utilizado bário a altas temperaturas para cobrir o fundo dos tubos, que solidifica numa capa prateada. A capa de bário também serve de indicador visual: se o tubo perder o vácuo, a capa prateada de bário adquire a cor branca. Isto ajuda a determinar se o tubo está a funcionar eficientemente. Técnica dos Tubos de Vácuo Esta transmissão pode ser efectuada por dois processos: Fluxo directo O modo de aquecer água usando energia solar é através de colectores que são colocados no telhado de edifícios ou em paredes viradas para o sol. Noutros casos, o colector pode ser montado no solo, desde que nele incidam directamente os raios solares. O sistema solar de vácuo baseia-se no princípio de concentração. Requer uma superfície reflectora curva, onde recebe a radiação. Por efeito desta curva os raios são projectados para a parte central do tubo onde se concentram e alcançam uma temperatura elevada. Essa temperatura é transmitida para a parte superior. do colector para posterior aproveitamento. O tubo de vácuo absorve os raios solares e transforma-os em energia térmica, aquecendo a água que se encontra dentro deles. O aumento da temperatura torna a água ligeiramente menos densa, e então, esta ascende para o tanque. Consequentemente, a

4 água a uma temperatura inferior desce até aos tubos de vácuo. Ao manter-se este ciclo natural de aquecimento, a água no depósito é progressivamente aquecida. Com tubo de calor (heat-pipe) - Circulação de fluido Funciona com um fluido facilmente evaporável armazenado no interior do tubo e que actua como transportador do calor. Este fluido evapora-se por efeito da radiação solar e sobe até a parte superior do tubo, que se encontra a uma temperatura inferior. Aí, cede a sua energia térmica à agua e condensa, voltando ao estado líquido e cai por acção da gravidade na parte inferior do tubo. Ao receber mais radiação, volta a evaporar e começa um novo ciclo. O ciclo de evaporação condensação tem lugar enquanto não se alcança a temperatura crítica do fluido vaporizante, evitando os riscos de um aumento incontrolado da temperatura no interior dos tubos. - Tubo condutor O transporte do calor é efectuado para a parte superior, através de um metal super condutor. - Alhetas Para um melhor aproveitamento da energia, ao tubo condutor são acrescidas alhetas de modo a uma melhor captação e transmissão da energia produzida. Estes sistemas são considerados os de super condução.

5 Aquecimento Águas Quentes Sanitárias Os colectores solares de vácuo têm um alto rendimento e baixos custos de manutenção, o que origina que seja o sistema de aquecimento de águas mais rentável do mercado. O aquecimento de águas pode-se efectuar por dois processos: Sistema de Termossifão Neste sistema a circulação da água faz-se por efeito de termossifão. Este efeito resulta da diferente densidade da água quente que é aquecida por radiação solar e a água fria que entra no depósito vinda da rede. Para que este efeito resulte é necessário que exista uma determinada inclinação no painel e que o depósito esteja colocado na parte superior. Os sistemas de termossifão não necessitam de bombas de circulação nem controladores sendo por essa razão mais económicos. Sistema de circulação forçada Neste sistema o depósito acumulador é instalado separadamente dos painéis solares. O depósito é colocado verticalmente, resultando uma melhor estratificação dos níveis de temperatura e num maior aproveitamento da energia solar. Sendo o depósito colocado num local resguardado, onde as perdas térmicas são mínimas. Outra vantagem deste sistema diz respeito à estética já que o acumulador não precisa de ser colocado em local visível.

6 Aquecimento Ambiente por Energia Solar Na maioria dos casos combina-se o sistema solar para aquecimento central com o sistema de aquecimento tradicional, tendo como objectivo aproveitar ao máximo a energia solar disponível. A energia acumulada é utilizada quando necessário no aquecimento da habitação quer através de piso radiante, de radiadores ou de ventiloconvectores. No sistema solar a energia aquece a água de um acumulador que terá prioridade no aquecimento da habitação. A casa pode ser aquecida pela combinação de dois ou mais sistemas. Convém combinar o aquecimento solar com piso radiante dado este sistema se torna mais económico devido a ter de utilizar temperaturas inferiores comparativamente com os outros sistemas. Através de uma combinação eficiente dos sistemas de climatização é possível garantir um bem-estar com um consumo energético mínimo. Aquecimento de Piscinas O aquecimento de piscinas é uma aplicação ideal para o uso de painéis solares tubos de vácuo, uma vez que a temperatura requerida é bastante baixa: menos de 30ºC. Em comparação com os painéis solares planos, os painéis de tubos de vácuo possuem várias vantagens: Para aquecer uma piscina com painéis planos é necessário uma área com cerca de 50% da área da piscina.

7 Com os colectores de tubos de vácuo essa área é reduzida para cerca de 25%.Uma instalação em tubos de vácuo tornasse assim também mais económica e de maior rapidez de amortização relativamente ao investimento. Devido à alta eficiência dos colectores de tubos de vácuo, mesmo nos meses mais frios, o aquecimento da piscina será em grande parte garantido. A utilização de painéis tubos de vácuo no aquecimento de piscinas de uso doméstico em complemento do aquecimento da habitação torna altamente rentáveis estes sistemas pois poderão trabalhar os doze meses do ano. Em piscinas cobertas de utilização anual conseguimos que o retorno do investimento se faço num muito curto espaço de tempo. Depois de decorrido esse tempo vamos usufruir dessa energia de uma maneira grátis e sem emissões de gases poluentes. Aquecimento Industrial A capacidade de ligar colectores solares de tubos de vácuo em série torna este sistema ideal para a indústria, onde a necessidade de águas quentes é bastante elevada. As temperaturas de água exigidas por algumas indústrias tornam os painéis tubos de vácuo a ferramenta ideal para estar à altura dessa demanda. Os ganhos económicos e ambientais são elevados.

8 Instalação de Painéis Solares de Tubos de Vácuo A instalação de um sistema solar de aquecimento de água através de tubos de vácuo é um investimento que tem um retorno económico a curto prazo e que irá poupar dinheiro e energia ao longo de muitos anos. Estes sistemas de aquecimento minimizam os efeitos ambientais associados ao consumo exigido pela vida actual. O retorno do investimento num sistema de tubos de vácuo é em alguns casos é inferior a dois anos. São ideais para lugares frios onde existe uma grande diferença entre a temperatura ambiente e a do colector. A tecnologia dos tubos de vácuo garante não só a absorção da energia solar directa, mas também da radiante. Como o coeficiente das perdas de radiação é reduzido torna-os bons para o aproveitamento da radiação solar difusa. Trabalham bem em dias frios durante todas as horas do dia e em dias parcialmente nublados.

9 A sua instalação é rápida e o seu alinhamento com o sol é fácil. Mesmo com fraca radiação solar o sistema começa a funcionar prontamente. Não requer manutenção técnica, apenas os tubos deverão ser limpos de vez em quando para não acumularem demasiadas impurezas o que os tornaria menos eficientes. No caso de partir algum tubo de vidro é fácil a substituição e o sistema continua a funcionar. Permitem elevadas poupanças porque utilizam um recurso gratuito: o sol. Durabilidade: O tempo médio de vida de um tubo de vácuo sujeito às condições de funcionamento normais é superior a quinze anos. A utilização deste tipo de fontes de energia reduz o recurso a sistemas de aquecimento convencionais, e consequentemente reduz os níveis de poluição. Utiliza-se todo o ano pois tem uma grande resistência quer a temperaturas negativas quer a temperaturas positivas elevadas. Comparação entre painéis solares planos e de tubos de vácuo O gráfico à esquerda mostra-nos a comparação entre um colector de tubos de vácuo (a vermelho) com um painel plano (a azul). Quando o sol brilha mais intensamente (ao princípio da tarde), ambos os colectores são bastante eficientes a absorver o calor proveniente do sol e a transferi-lo para a água. Mas noutras alturas do dia, nas quais o sol já não incide directamente nos painéis, o colector solar de tubos de vácuo tem uma muito melhor performance que o painel plano. Os tubos de vácuo isolam o fluído contido nele (ou o heat-pipe ), prevenindo perdas de calor por condução, e assim aumenta a eficiência do colector. O gráfico abaixo mostra

10 como os tubos de vácuo funcionam bem em dias frios. A temperatura exterior pode ser muito inferior à do interior do tubo, mas mesmo assim o colector é eficaz. Quanto maior for a sua necessidade de água quente, maior é o rendimento retirado do uso de colector solares de tubos de vácuo.