Simulação numérica de um sistema híbrido com painéis fotovoltaicos, eletrolisador e célula a combustível

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MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorGandelman, Dan Abensur-
Autor(es): dc.contributorPradelle, Florian Alain Yannick-
Autor(es): dc.contributorSalcedo, Ivanovich Lace-
Autor(es): dc.contributorPerecin, Danilo-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/2745352774695815-
Autor(es): dc.creatorAhmed, João Jun Okada-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-07-11T18:16:01Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-07-11T18:16:01Z-
Data de envio: dc.date.issued2024-07-10-
Data de envio: dc.date.issued2024-07-10-
Fonte completa do material: dc.identifierhttps://app.uff.br/riuff/handle/1/33148-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/767042-
Descrição: dc.descriptionO aumento da geração de energia elétrica renovável vem apresentando novas formas de se pensar o fornecimento, em particular para as residências, com foco na eficiência, na viabilidade econômica e na sustentabilidade. Diante disso, o presente estudo abordará uma instalação de pequeno porte onde painéis fotovoltaicos (FV) são acoplados a um eletrolisador e uma célula a combustível de óxido sólido (SOFC) a fim de suprir a demanda elétrica da residência, nas estações de verão e inverno. O excesso de energia gerada pelos módulos FV durante períodos de baixa demanda é direcionado à eletrólise da água para produção de hidrogênio. Este é armazenado em tanques e usado como combustível da SOFC para a geração de energia quando os painéis FV apresentarem uma potência elétrica abaixo da demanda horária. Portanto, é realizada uma modelagem fenomenológica dos painéis FV e termodinâmica da célula a combustível no software MATLAB para realizar uma análise energética e exergética do sistema nos dois dias característicos estudados. Com esse modelo, a partir de um perfil de irradiação solar e demanda horária nas respectivas estações do ano e para um dado tipo de painel FV, simula-se no intervalo de 24 horas a potência e corrente no painel; a quantidade de hidrogênio gerada pela energia elétrica excedente; a vazão de combustível necessária para que a SOFC produza a potência elétrica exigida pela demanda e, por fim, as eficiências energética e exergética de cada etapa. Pretende-se avaliar a viabilidade técnica desse sistema sob condições características do bairro de Xerém, na cidade de Duque de Caxias, Rio de Janeiro, Brasil, enquanto que uma análise econômica é considerada para futuros estudos. Os resultados obtidos pela simulação numérica apresentam uma produção de 1,062, 0,320 e 0,0 kg/dia de hidrogênio a partir do excedente de eletricidade do sistema FV, durante o verão, primavera e inverno, respectivamente (assumiu-se que o outono teria um perfil similar à primavera). Além disso, as eficiências energéticas e exergéticas máximas são relatadas como 30,50% e 32,25%-
Descrição: dc.descriptionWith the increasing share of electricity from renewable sources in the energy matrix, it is important to improve the electricity supply and storage scheme, particularly for residential consumers, with a focus on efficiency, economic viability and sustainability. Thus, the present study investigates an isolated residential consumer using solar energy with hydrogen storage. The system gathers photovoltaic (PV) panels, an electrolyzer and a solid oxide fuel cell (SOFC) in order to supply the electrical demand of the residence. The energy surplus from the PV modules during periods of low demand is used for hydrogen production by water electrolysis. The hydrogen is stored in tanks and used as fuel in an SOFC to generate energy when the PV panels does not provide all electricity demand. Therefore, a simulator based on phenomenological model of the PV panels and fuel cell thermodynamics is developed in MATLAB software to analyze the energy and exergy efficiencies of the system on the two studied days. Based on the hourly solar irradiation and hourly demand profiles during the summer and winter seasons, the model allow to calculate the power and current in the PV modules, the amount of produced hydrogen (converting the surplus electric energy), the fuel flow rate required in the SOFC and, finally, the energy and exergy efficiencies of each stage, over a 24-hour period. This work proposes to evaluate the technical feasibility of this system under typical conditions of the district of Xerém, in the city of Duque de Caxias, Rio de Janeiro, Brazil, while financial analysis is considered for future work. The results obtained by the numerical simulation present a production of 1.062, 0.320 and 0.0 kg/day of hydrogen with the surplus electricity of the PV system, during summer, spring and winter, respectively (it was assumed that autumn would have a similar profile to spring). Also, the maximum total energy and exergy efficiencies are reported as 30.50% and 32.25%-
Descrição: dc.description75 f.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Direitos: dc.rightsOpen Access-
Direitos: dc.rightsCC-BY-SA-
Palavras-chave: dc.subjectSistema solar híbrido-
Palavras-chave: dc.subjectHidrogênio-
Palavras-chave: dc.subjectEficiência-
Palavras-chave: dc.subjectProdução de hidrogênio-
Palavras-chave: dc.subjectEnergia solar-
Palavras-chave: dc.subjectEficiência energética-
Palavras-chave: dc.subjectSistema fotovoltaico-
Palavras-chave: dc.subjectHybrid solar system-
Palavras-chave: dc.subjectHydrogen-
Palavras-chave: dc.subjectEfficiency-
Título: dc.titleSimulação numérica de um sistema híbrido com painéis fotovoltaicos, eletrolisador e célula a combustível-
Tipo de arquivo: dc.typeTrabalho de conclusão de curso-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF

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