Estudo de viabilidade de um sistema de microcogeração acoplado a uma bomba de calor numa estufa agrícola

Abstract

Esta dissertação com vista a obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electromecânica vulgo 2º Ciclo, tem como objectivo a simulação e estudo da viabilidade de um sistema de Microcogeração acoplado a uma bomba de calor para climatização de uma estufa agrícola através do software EnergyPlus. O estudo consiste em comparar o aquecimento tradicional por caldeira a gás natural com um sistema de Microcogeração baseado num gerador de energia eléctrica que funciona com um motor a gás natural, tal como a caldeira, no qual se aproveita o calor do escape, circuito de lubrificação e de arrefecimento para aquecer água a temperaturas próximas dos 800C. Este fluido irá circular num circuito associado a radiadores/convectores que por sua vez irão fazer a troca de calor com o interior da estufa. O gerador irá produzir energia eléctrica, que será suprida a uma bomba de calor do tipo ar-ar. Assim, além de gerar energia eléctrica para alimentar a bomba de calor, iluminação e outras cargas existentes na estufa, o calor por este gerado é aproveitado, o que significa maior eficiência. A interacção entre o conjunto microcogerador/bomba de calor e a estufa, irá ser simulado em dois modos de operação diferentes. Num modo de obtenção da energia necessária na estufa a cada momento, e noutro modo em que este se mantém sempre na sua performance máxima. As simulações realizadas começam com a análise da influência da radiação solar na estufa, seguida uma simulação com uma caldeira com um horário de funcionamento definido, e por fim é simulado um sistema de Microcogeração acoplado a uma bomba de calor em regimes de funcionamento distintos. Neste estudo tem-se como objectivo provar que o conceito de Microcogeração, associado à bomba de calor, permite economizar uma quantidade significativa de gás natural, além de fornecer energia eléctrica à estufa o que resulta numa redução de custos importante para um produtor. O objectivo não é desenvolver um sistema comercial mas provar que este conceito é viável.