Sistema de aquecimento e resfriamento alimentado por energia fotovoltaica para supermercados: um avanço em soluções de energia sustentável

Uma equipe de pesquisadores chineses desenvolveu com sucesso um sistema inovador de aquecimento e resfriamento que aproveita o poder da energia solar e do armazenamento em baterias. Essa tecnologia de ponta representa um avanço significativo em soluções de energia sustentável para edifícios comerciais.

Os cientistas responsáveis ​​por este projeto explicaram: "Nesta pesquisa, propomos um sistema integrado de aquecimento e resfriamento ecologicamente correto para supermercados comerciais, que combina tecnologia solar fotovoltaica com capacidade de armazenamento de energia. Além disso, o sistema recupera o calor residual gerado pelo compressor para produzir água quente, que pode ser utilizada em diversas aplicações, incluindo banho, aquecimento de ambientes e outros cenários práticos." Para avaliar de forma abrangente o potencial do sistema, os pesquisadores realizaram simulações para analisar seu desempenho termodinâmico e as emissões de carbono em diversas regiões da China.

A singularidade deste sistema reside na integração inteligente de um refrigerador a gás (WC) refrigerado a água e um refrigerador a gás (AC) refrigerado a ar. Além disso, ele incorpora componentes essenciais como válvulas de estrangulamento (VETs), um evaporador, uma bomba d'água, um painel fotovoltaico, uma bateria, um inversor fotovoltaico e um controlador fotovoltaico. O sistema foi modelado para operar em um supermercado de 1.866 metros quadrados, assumindo um estado operacional estável com o grau de superaquecimento do compressor ajustado em 5 °C.

No projeto do sistema proposto, o fluido de trabalho evapora primeiro no evaporador antes de entrar no compressor para compressão. O fluido de trabalho de alta temperatura resultante da compressão flui então para o condensador resfriado a água, onde transfere calor para a água da torneira, aquecendo-a a uma temperatura elevada. Essa água aquecida é posteriormente bombeada para um tanque de armazenamento de água quente, pronta para uso como água quente sanitária.

Os pesquisadores detalharam ainda mais a operação do sistema: "Após passar pelo resfriamento preliminar no resfriador de gás refrigerado a água, o fluido de trabalho segue para o condensador refrigerado a ar, onde libera calor para a atmosfera. Em seguida, o fluido é resfriado ainda mais e direcionado para a válvula de estrangulamento. Por fim, o fluido de trabalho de baixa temperatura e baixa pressão retorna ao evaporador, completando o ciclo de refrigeração."

Para avaliar a eficácia do sistema, os pesquisadores realizaram simulações numéricas em cinco grandes cidades chinesas: Harbin, Pequim, Xangai, Kunming e Guangzhou. Eles também compararam os resultados com um sistema de referência sem componentes fotovoltaicos e ar condicionado, contando apenas com um vaso sanitário para aquecimento.

De acordo com os resultados da pesquisa, "o coeficiente de desempenho (COP) do sistema inicialmente aumenta e depois diminui à medida que a pressão de descarga aumenta, atingindo seu valor máximo na pressão de descarga ideal. Quando a pressão de descarga atinge 8,13 MPa, o COP total máximo atinge 7,34." Além disso, o estudo revelou que, à medida que a latitude de uma cidade aumenta, seu consumo geral de eletricidade diminui. Comparado ao sistema básico, o novo sistema pode reduzir o consumo de energia em impressionantes 61,8% a 76,2%.

A análise também demonstrou uma clara correlação entre a latitude de uma cidade e as emissões do sistema. No geral, a adoção do novo sistema leva a uma redução substancial nas emissões de carbono, variando de 51,3% a 63,3%. Os pesquisadores concluíram: "Nosso novo sistema supera o sistema de referência em termos de redução da pressão de descarga. Notavelmente, quanto maior a temperatura ambiente, mais significativa é a redução na pressão de descarga. A uma temperatura ambiente de 40 °C, a pressão de descarga pode ser reduzida em até 12,28%." Este inovador sistema de aquecimento e resfriamento movido a energia fotovoltaica promete revolucionar os padrões de consumo de energia em supermercados comerciais, oferecendo uma alternativa sustentável e eficiente aos sistemas tradicionais.