Performance of a PV/T Solar Collector in a Tropical Monsoon Climate City in Brazil L.M. Rubio, J.P. Brito Filho, J.R. Henríquez Abstract—This paper presents the mathematical model of a flat plate photovoltaic/thermal sheet and tube solar collector (PV/T) having water as working fluid and numerical simulations results aiming to identify the most important parameters that affect the efficiency of the collector when operating in a locality of tropical monsoon climate zone in Brazil. The solar radiation incident on the collector and the ambient air-temperature were taken into account and assumed as time dependent. The results obtained showed the influence of the convective heat transfer coefficient, the incident solar radiation, the ambient temperature and the mass flow rate on the thermal and electrical efficiency of the collector. The values for the electrical and thermal efficiencies are in agreement in order of magnitude with those found in other studies reported in the literature by different authors. Keywords—Hybrid solar collector, Solar photovoltaic/thermal collector, Solar energy, Thermal efficiency, Electrical efficiency I. INTRODUÇÃO Utilização da energia solar tem atraído muita atenção por parte da comunidade científica por ser reconhecida como promissora para complementar as fontes de combustíveis fósseis [1-3]. É neste contexto que o coletor híbrido fotovoltaico/térmico (PV/T) se insere [4-6]. Um coletor PV/T é uma combinação de um módulo fotovoltaico e um coletor térmico. O módulo fotovoltaico além de converter a energia solar em energia elétrica é usado como parte do absorvedor térmico do coletor solar. O absorvedor térmico coleta o calor dissipado no módulo fotovoltaico e provoca um esfriamento no mesmo. Além disso, pode aproveitar a energia térmica para uma variedade de aplicações [7,8]. Os coletores PV/T podem ser classificados pelo tipo de fluido de trabalho (ar, água etc.) ou pela geometria do absorvedor térmico (placa tubo, canal, dois absorvedores e fluxo livre) [9]. A água é o fluido de trabalho mais usado nos coletores PV/T devido a sua alta capacidade térmica [10]. Há na literatura vários trabalhos sobre como otimizar o desempenho dos coletores PV/T. Rejeb et al. [11] desenvolveram um modelo matemático para determinar o comportamento dinâmico do coletor PV/T tipo placa tubo em um clima semiárido na Tunísia. A validação do modelo foi realizada por meio da comparação dos resultados da simulação com dados experimentais disponíveis na literatura. Analisaram _______________________________ L.M. Rubio, Universidade Federal de Pernambuco, Departamento de Eng. Mecânica, Brazil, marrub07@gmail.com. J.P. Brito Filho, Universidade Federal de Pernambuco, Departamento de Eletrônica e Sistemas, Brazil, jbrito@ufpe.br. J.R. Henríquez, Universidade Federal de Pernambuco, Departamento de Eng. Mecânica, Brazil, rjorge@ufpe.br. Corresponding author: Jorge R. Henríquez a influência nas eficiências térmicas e elétricas da irradiância solar, da temperatura de entrada do fluido de trabalho, da condução de calor entre o absorvedor térmico e o módulo PV e do número de coberturas de vidro. Farghally et al. [12] analisaram a sensibilidade dos parâmetros de um coletor PV/T sobre as eficiências elétrica e térmica. Os resultados obtidos mostraram que ao se aumentar o produto da transmitância pela absortância do vidro a eficiência térmica aumenta. Com relação à eficiência elétrica, verificou-se um leve aumento de 13,06% para 13,09% ao se aumentar a vazão mássica. Bhattarai et al. [13] apresentam um modelo matemático unidimensional em regime transiente de um coletor PV/T tipo placa tubo e de um coletor solar convencional. Foram realizados testes na Coreia do Sul para se avaliar o rendimento experimental, encontrando-se satisfatória a convergência entre o medido e o calculado. Os resultados obtidos mostraram que em regime permanente as eficiências térmicas do coletor PV/T e do coletor solar convencional foram 58,70% e 71,50%, respectivamente, e a eficiência elétrica em torno de 13,69%. Ji et al. [14] implementaram um modelo computacional para analisar o desempenho anual de um coletor PV/T utilizado em edifícios residenciais de Hong Kong. Estes autores analisaram também as aplicações da célula de película fina (EPV) e os painéis de células de silício individual (BPV) nos sistemas híbridos PV/T de aquecimento de água. Para os coletores híbridos integrados tipo EPV/T e BPV/T encontraram valores de eficiência elétrica de 4,3% e 10,3%, e eficiência térmica de 58,9% e 70,3%, respetivamente. Por sua vez, Chow [15] desenvolveu um modelo dinâmico explícito para um coletor PV/T de placa plana para aquecimento de água em Hong Kong usando uma abordagem numérica por diferenças finitas. O modelo proposto é adequado para aplicações de simulação de sistemas dinâmicos e permite a análise detalhada do fluxo de energia em vários componentes do coletor. O objetivo deste artigo é apresentar a modelagem e simulações numéricas do comportamento térmico e elétrico de um coletor híbrido PV/T placa tubo em uma cidade representativa do clima tropical litorâneo do Brasil. No âmbito da pesquisa bibliográfica realizada neste estudo, não se encontrou relato de trabalhos realizados por outros autores com base em dados climáticos de localidades situadas abaixo da linha do equador. II. CLIMA Os dados climáticos utilizados neste trabalho (irradiação solar hemisférica diária média mensal e as temperaturas A 140 IEEE LATIN AMERICA TRANSACTIONS, VOL. 16, NO. 1, JAN. 2018