Conceção técnica e avaliação económica de um veículo solar para venda de produtos refrigerados

Abstract

A presente dissertação aborda o estudo e desenvolvimento de um veículo parcialmente alimentado com o recurso a energia fotovoltaica, para venda de produtos refrigerados. Este projeto surgiu em parceria com a empresa Dst Solar S.A. no âmbito de um estágio curricular efetuado durante esta dissertação. O objetivo primário deste projeto é apresentar as potencialidades do uso da energia fotovoltaica com vista a incentivar o uso e a generalização desta tecnologia na sociedade. Esta dissertação foca-se essencialmente no módulo energético do sistema, o qual foram desenvolvidas cinco (5) soluções possíveis com tensões do sistema de 12V e 24V. Esta dissertação não se propõe a apresentar o projeto completo, mas a descrever os principais aspetos envolvidos, com destaque para o sistema de alimentação solar, composto por um módulo fotovoltaico, baterias e controlador de carga. Desta forma, a dissertação inicia-se com a descrição das principais caraterísticas dos módulos fotovoltaicos, das baterias e dos controladores de carga, com foco para os sistemas off-grid. São ainda abordados conceitos relativos ao cálculo de ganhos térmicos em sistemas de refrigeração, como forma de estimar os consumos inerentes ao funcionamento da arca frigorífica, para esta aplicação em particular. A metodologia de projeto aplicada visa a utilização de uma abordagem sistemática e objetiva, na qual são estabelecidos os objetivos, estrutura de funções e subfunções, as especificações e os requisito que o projeto deverá ter. A partir das especificações e objetivos previamente estabelecidos, procede-se a uma estudo da energia produzida pelo módulo fotovoltaico e do consumo que o equipamento de refrigeração deverá ter. Conclui-se que a energia produzida seria suficiente para alimentar o equipamento de refrigeração para os meses compreendidos entre Maio e Setembro durante o horário de funcionamento estabelecido. Seguidamente procede-se ao desenvolvimento das soluções para o sistema de alimentação solar, as quais são posteriormente alvo de uma avaliação com recurso a pontuações de “utilidade” em que, a cada critério (objetivo) é atribuído um peso relativo e uma pontuação. Conclui-se que a melhor solução será a solução com baterias de lítio que, apesar de um investimento inicial mais elevado, apresenta vantagens a nível de peso e tempo de vida útil, sendo esta a solução tecnologicamente mais evoluída.

The presente dissertation deals with the study and development of a vehicle partially powered with photovoltaic energy for sale of chilled products. This project was created in partnership with the company Dst Solar S.A. under an intership made during this dissertation. The primary objective of this project is to present the potencial use of photovoltaics in order to encourage their use and generalization of this technology on society. This dissertation focuses on the energy system module, which were developed five (5) potential solutions with system voltages of 12V and 24V. This dissertation proposes not to submit the complete project, but to describe the main aspects involved, especially the solar power system, formed by a photovoltaic panel, batteries and charge controller. In this way, the thesis will describe the main characteristics of PV modules, batteries and charge controllers, focusing on off-grid systems. Additionally are discussed conceps relating to the calculation of thermal gains in refrigeration systems, as a way of comsumption estimation, inherent to the operation of the freezer. The design methodology applied uses a systematic and objective approach, which are estabilished the goals, functions and subfunctions structure, specifications and requirements that the project should obey. From that specifications and objectives previously established, its made a study of the energy produced by the PV module and consumption that refrigeration equipment should have, for this particular application. It is concluded that the energy produced would be enough to power the refrigeration equipment during the operation hours (between 9am and 6pm) for the months between May and September. Next, comes the development of the solutions for the power supply, and then its made an evalution based on scores of “utility” where each criterion (objetive/goal) is assigned a relative weight and a score. It is concluded that the best solution is the solution with lithium-ion battery that, despite having a higher initial investment, offers advantages in terms of weight and service life, being this the most technologically evolved solution. It is also made na economic feasibility analysis to assess whether the investment will be profitable concluiding that at first sight this is economically viable.