O Uso da Simulação Virtual CAE no Desenvolvimento de Coletores Solares e Células Fotovoltaicas
- VirtualCAE
- 25/11/2022
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- CFD, Otimização, Simulação Térmica, Simulação Virtual
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A conversão de energia solar para energia elétrica em células fotovoltaicas ou para o aquecimento de água em coletores solares tem se tornado cada vez mais comum no Brasil. O uso de energia solar desponta na atualidade como uma solução sustentável para o consumo de recursos ambientais, sendo uma tecnologia versátil e ágil, que em poucos dias de instalação, transforma as residências e empresas em pequenas usinas geradoras de sua própria energia limpa e renovável.
O processo de captação de energia solar engloba os três fenômenos básicos da termodinâmica: condução, convecção e radiação. A energia do sol é recebida pela face transparente do coletor solar através da radiação, aquecendo a água das tubulações acopladas pelo processo de condução e, assim, formando uma corrente de convecção dentro dos tubos devido às diferenças de temperatura da água.
Os fenômenos termodinâmicos associados à captação de energia solar podem ser estudados com a utilização de softwares de simulação virtual. Como exemplo, os softwares para a análise fluidodinâmica computacional (CFD) permitem avaliar a influência da configuração do coletor na melhoria da eficiência térmica, sendo que atualmente pesquisas vêm sendo desenvolvidas sobre o acoplamento de aletas inclinadas aos coletores, a fim de aumentar a turbulência e intensificar a transferência de calor.
Também é possível realizar a simulação CFD das células fotovoltaicas para a compreensão da aerodinâmica dos painéis solares em cargas de vento. Pode-se avaliar o possível risco de ruptura da estrutura de fixação dos painéis em condições de vento mais críticas. Estudos como esse são muito úteis no projeto estrutural de parques de geração solar.
Simulações de impacto também podem ser realizadas com o uso de softwares como o LS-DYNA, a fim de avaliar possíveis quebras das células fotovoltaicas devido a colisão. No caso de impactos de pedras de granizo durante as tempestades, com a utilização de softwares de simulação CAE, pode-se avaliar o risco de ruptura estrutural e de formação de microfissuras dentro das células, uma vez que tais danos reduzem seu desempenho.
A utilização das ferramentas de simulação virtual de engenharia auxilia no projeto das casas ecológicas, que devem ser construídas com respeito ao planeta, sobre os princípios da sustentabilidade social, econômica e ambiental. Assim, o emprego das ferramentas de CAE garante projetos mais sustentáveis, permitindo que as empresas verifiquem, em ambiente virtual, o atendimento às normas de segurança, desempenho e durabilidade dos sistemas de captação de energia solar.
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