Refrigeração de ambientes por absorção utilizando energia solar térmica com ênfase na redução da carga do sistema elétrico nacional: uma alternativa à refrigeração por compressão mecânica de vapor

Abstract

O Sol fornece à atmosfera da Terra 1,53x1018 kWh por ano, enquanto o consumo energético mundial em 2008 segundo a DOE/EIA dos Estados Unidos foi de 1,48x1014 kWh, ou seja, cerca de 10.000 vezes mais que toda a demanda energética do planeta. Grande parte desta energia chega a Terra em forma de calor e luz. Energia luminosa esta, pode ser convertida em eletricidade em painéis fotovoltaicos através do efeito fotoelétrico, entretanto com baixo rendimento, alto custo de implantação e sensível a altas temperaturas. As ondas térmicas oriundas do Sol, por sua vez, e que são aplicadas ao sistema proposto nesta pesquisa, podem se converter em energia útil com um maior rendimento e menor custo de implantação em comparação com um sistema fotovoltaico e com a vantagem de quanto maior a temperatura, maior a conversão de energia. O Centro PROCEL (2005) aponta que 44% da energia elétrica nas residências brasileiras são utilizadas para aquecimento de água para banho e condicionamento de ar. Desta forma, converte-se energia elétrica, energia nobre, em energia térmica. A energia elétrica geralmente é gerada longe das unidades consumidoras, somando-se a essa pesquisa além da vantagem do uso racional de energia, a redução da necessidade de construção de sistemas de transmissão e distribuição de energia elétrica, sendo esta uma forma de geração de energia que se junta e fortalece ao movimento de geração distribuída. A energia elétrica está diretamente relacionada ao IDH, sendo o tipo de matriz energética adotada, outro indicador de desenvolvimento, associando-se matrizes limpas e renováveis aos indicadores de países mais desenvolvidos ou a caminho do desenvolvimento. A pergunta que motivou essa pesquisa foi: “Quais contribuições que essa forma de energia pode oferecer para a transformação da realidade energética brasileira e porque se acredita nisso?”. De modo que o objetivo central deste trabalho é apontar evidências de que a utilização da energia solar térmica pode contribuir de maneira significativa com dois vetores de grande impacto ambiental que são o uso racional de energia e a redução da necessidade de construção de redes de transmissão e distribuição. Utilizar o calor oriundo do Sol para esquentar água em residências já é um processo bem disseminado e de grande aceitação. Por sua vez, utilizar o calor como fonte de energia para separar um fluido do outro e aumentar sua entalpia, processo que, apesar de conhecido e dominado, não atraiu os olhares da população e dos governos, estes últimos responsáveis por conceder estímulos à utilização do refrigerador solar. O princípio deste equipamento consiste em um fluido absorvedor e de um fluido refrigerante que formam uma mistura líquida homogênea, sem interagir, que são separados pela atuação de calor, proveniente do Sol, ou outra fonte, em vapor do refrigerante e absorvedor líquido. O vapor de refrigerante passa pelo condensador, perde calor, e volta ao estado líquido. Na sequência sofre uma expansão adiabática, reduz sua temperatura e ocorre a formação de bolhas de vapor de refrigerante. Em seguida o fluido atravessa um trocador de calor que retira calor do ambiente e atinge o estado de vapor saturado. O líquido absorvedor neste momento se mistura novamente com o refrigerante, liberando calor e sendo bombeado novamente para a alta pressão, reiniciando o ciclo. Podem ser usadas várias misturas de refrigerante/absorvedor para o sistema. As mais comuns, entretanto, são “amônia + água” e “água + brometo de lítio”, sendo, em ambos os casos, o primeiro componente o refrigerante e o segundo, o absorvedor. A mistura “amônia + água” foi muito empregada durante o desenvolvimento desta tecnologia, entretanto por utilizar um gás nocivo à camada de ozônio, esta mistura foi substituída pelo brometo de lítio + água, mistura menos agressiva à natureza. Como resultado da pesquisa identificou-se um grande mercado consumidor para esta tecnologia, seja em aplicações de condicionamento de ambientes, ou em refrigeradores, e que, atenções governamentais e empresariais se fazem necessárias.