Monitoramento do desempenho de coletor solar de baixo custo: aquecimento de água residencial em regiões remotas

Abstract

A crescente demanda por fontes de energia renováveis e a urgência em mitigar as mudanças climáticas têm impulsionado a pesquisa e a adoção de tecnologias sustentáveis em todo o mundo. Neste contexto, é cada vez mais urgente desenvolver soluções energéticas sustentáveis e acessíveis para regiões precárias, sem acesso a saneamento e eletricidade. No entanto, existe uma lacuna em tecnologias solares economicamente viáveis para populações de baixa renda, uma vez que a maioria dos sistemas disponíveis no mercado tem um custo elevado e não é aplicável em áreas vulneráveis. Neste trabalho, desenvolveu-se um coletor solar utilizando uma caixa térmica, tubos de PVC e garrafas PET para otimizar custos e mensurar a eficiência do sistema. O desempenho térmico do sistema foi avaliado ao longo de sete dias em diferentes estações do ano, utilizando um termômetro digital e um medidor de radiação solar. A água do reservatório atingiu a temperatura máxima de 42,4°C em junho, e manteve uma média de 36,4°C durante a semana de avaliação em julho (mesmo durante o inverno), evidenciando a eficácia do sistema em condições reais de operação mantendo a temperatura do reservatório dentro da faixa ideal para banhos. Desta forma, sugere-se que o coletor de baixo custo é uma alternativa viável para promover o uso de energia solar em áreas remotas ou mesmo apresenta potencial para ser utilizado como fonte de energia secundária (híbrida) ao aquecimento por chuveiro elétrico reduzindo o gasto energético.

The growing demand for renewable energy sources and the urgency to mitigate climate change have driven research and adoption of sustainable technologies worldwide. In this context, it is increasingly urgent to develop sustainable and affordable energy solutions for precarious regions without access to sanitation and electricity. However, there is a gap in economically viable solar technologies for low-income populations, as most commercially available systems are expensive and not applicable in vulnerable areas. In this work, a solar collector was developed using a thermal box, PVC pipes, and PET bottles to optimize costs and measure the system's efficiency. The system's thermal performance was evaluated over seven days in different seasons using a digital thermometer and a solar radiation meter. The reservoir water reached a maximum temperature of 42,4°C in June and maintained an average of 36,4°C during the evaluation week in July (even during winter), demonstrating the system's effectiveness under real-world operating conditions, maintaining the reservoir temperature within the ideal range for bathing. Thus, it is suggested that the low-cost collector is a viable alternative to promote the use of solar energy in remote areas or even has the potential to be used as a secondary (hybrid) energy source for heating by electric showers, reducing energy consumption.