O ar-condicionado solar é um sistema de refrigeração do ambiente que usa a energia solar como fonte de energia. Ele é uma alternativa sustentável, já que reduz a emissão de gases do efeito estufa e é baseado em uma energia renovável. No verão, além da capacidade de gerar energia solar ser maior, a demanda por sistemas de refrigeração também é maior. Dessa forma, a produção de energia acompanha essa necessidade.
De acordo com um estudo, a energia utilizada para o sistema de ar condicionado nos Estados Unidos corresponde a 12% do gasto doméstico. A maior parte das residências do país (87%) tem equipamentos de ar-condicionado em suas casas.
No Brasil, o uso de sistemas de refrigeração residenciais aumentou ao longo das décadas. Uma pesquisa indica que entre 2005 e 2017, o consumo desses equipamentos teve um aumento de 237%. Enquanto isso, durante o mesmo período o consumo de energia no setor residencial teve um acréscimo de 61%.
Outro estudo aponta que o aumento do uso de ar-condicionado pode provocar desconforto térmico no planeta até 2040, contribuindo para o aquecimento global. Isso pode ocorrer, sobretudo, em locais urbanizados e de clima quente e úmido. Países em condições de vulnerabilidade social e econômica também correm maiores riscos de desconforto térmico.
Esses fatores são incentivados pelo aumento do consumo de energia, mas também pelo desmatamento e a poluição do meio ambiente. O processo de urbanização promove o uso de automóveis, que emitem gases do efeito estufa e materiais particulados, além de reduzir a quantidade de vegetação nativa no ambiente.
Assim, o processo de urbanização contribui para o aquecimento global, e aumenta a demanda por equipamentos de ar-condicionado. Dessa forma, é importante encontrar alternativas para reduzir o gasto de energia com sistemas de refrigeração. O sistema de ar-condicionado solar contribui para essa redução, sobretudo em épocas de maior incidência solar.
O ar-condicionado solar é movido a partir de placas solares, que absorvem a energia emitida pelo Sol e a converte em energia elétrica. Para que a energia solar seja utilizada no processo de refrigeração, é necessário o uso de um coletor solar seguido de um ciclo de absorção de energia, que transforma a energia térmica em elétrica.
Um estudo analisou o ciclo de refrigeração por absorção para a implementação de um ar-condicionado solar. Esse modelo usa uma solução que absorve um fluido refrigerante, a partir do bombeamento da substância.
O objetivo é aumentar a pressão da solução, que consiste em uma substância em meio aquoso. Outro modelo é o ciclo por compressão de vapor, que consiste em comprimir um gás. Esse ciclo é geralmente usado em sistemas de ar-condicionado convencionais e apresenta um rendimento inferior.
O ciclo de refrigeração por absorção é composto por um gerador, um condensador, evaporador e absorvedor. Confira cada uma dessas etapas:
O gerador recebe a energia solar, que aquece o fluido refrigerante e a substância absorvente, resultando na evaporação do fluido. Dessa forma, a mistura se torna fraca em fluido refrigerante, contendo uma concentração maior da substância absorvente.
Após passar pelo gerador, a água evaporada do fluido de refrigeração é condensada. Com isso, é gerada uma energia que é transferida para a torre de resfriamento. Por sua vez, a água condensada, em estado líquido, é levada para a válvula de expansão.
Assim como a água, a solução com baixa concentração de fluido refrigerante também é levada para a válvula de expansão. Essa válvula reduz a temperatura e a pressão do líquido.
Em seguida, o líquido é destinado ao evaporador, que intermedia o calor que a água irá receber do meio em que o sistema está instalado. Assim, a água evapora e é levada ao absorvedor.
O absorvedor recebe o vapor d’água e a solução inicial com baixa concentração de fluido refrigerante. Ele tem duas entradas: em uma delas, a água é absorvida do evaporador a partir de uma substância, o brometo de lítio. Nesse processo, energia é gerada e levada até a torre de resfriamento.
A segunda entrada realiza a dissolução da água a partir da mesma substância. O resultado disso é o enriquecimento da água com a substância refrigerante. Por fim, ocorre o bombeamento da solução para o gerador, reiniciando o processo.
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