Modelagem, controle e otimização de sistemas de geração de energia solar térmica

Abstract

Neste trabalho foi realizada a modelagem matemática e o desenvolvimento de sistemas de controle de uma planta solar térmica com coletores Fresnel acoplada a um bloco de potência para geração de energia elétrica. Na primeira etapa da pesquisa foram desenvolvidos os modelos matemáticos considerando os balanços de massa e energia dos principais componentes da planta. A abordagem foi considerada com uma perspectiva genérica possibilitando obter a resposta temporal das diversas variáveis de interesse em função das características geométricas e dados da localização geográfica do sistema. Na segunda etapa, os modelos propostos foram utilizados para projetar controladores PIDs. Esta pesquisa foi realizada no contexto do projeto de cooperação entre a Universidade Federal de Santa Catarina e o Centro de Pesquisada Petrobras intitulado ‘Aprimoramento e validação de plataforma de simulação de plantas heliotérmicas de concentração linear com estudos de inovação tecnológicas’, na qual visa desenvolver conhecimento técnico para instalação de uma planta solar térmica no Brasil, na cidade de Macaé, Rio de Janeiro. Simulações numéricas são apresentadas considerando as informações disponibilizadas pela Petrobras e dados meteorológicos da cidade de Cachoeira Paulista, em São Paulo (próximo a Macaé). Os resultados se mostraram em concordância com os dados do projeto. Assim, o simulador pode ser utilizado com sucesso para predizer informações importantes, tais como a temperatura de diversos subsistemas da planta, níveis de líquido dos tanques de armazenamento, e pressão e nível de liquido na caldeira, e consequentemente, contribuir na geração de conhecimento específico de plantas solares térmicas no cenário nacional.