Análise teórica e modelagem numérica de sistemas de armazenagem térmica com materiais de mudança de fase

O intuito deste trabalho é analisar de forma analítica e numérica a eficiência do uso de materiais de mudança de fase (em inglês, Phase Change Materials - PCMs) aplicados a reservatórios térmicos para o armazenamento de energia. Devido às oscilações de geração de energia elétrica em painéis solares, o uso de reservatórios térmicos baseados em PCMs servirão para auxiliar no controle da capacidade de geração de energia em sistemas de aproveitamento de energia solar, como no ciclo Rankine Orgânico (em inglês, Organic Rankine Cycle – ORC), e tornar quase constante a geração de energia. O uso destes materiais apresenta vantagens em suas propriedades como elevada capacidade de armazenamento por volume e reduzida variação de temperatura durante processos de carga e descarga. Existem muitos estudos ao longo dos anos focados no aumento da eficiência e da geração de energia de forma renovável e limpa a implementação de estudos como este é muito importante para o desenvolvimento de assuntos referentes a esta área. Após a análise do PCM, será avaliada a sua atuação em um ORC que irá gerar a energia de acordo com os fluidos e materiais escolhidos. Para a implementação do problema proposto, o método da entalpia será utilizado e a discretização do problema é feita a partir do método dos volumes finitos. A partir dos resultados obtidos, serão comparados com diferentes tipos de PCMs e com diferentes fluidos orgânicos durante o ciclo termodinâmico, para obtermos informações referentes ao melhor uso do PCM de acordo com suas propriedades, condições iniciais e condições de contorno.The purpose of this work is to analyze analytically and numerically the efficiency of the use of phase change materials (PCMs) applied to thermal reservoirs for energy storage. Due to power generation oscillations in solar panels, the use of thermal reservoirs based on PCMs will help to control the power generation capacity in solar energy systems, such as the Organic Rankine Cycle (ORC), and make power generation almost constant. The use of these materials presents advantages in their properties such as high storage capacity by volume and reduced temperature variation during loading and unloading processes. There are many studies over the years focused on increasing the efficiency and generation of energy in a renewable and clean way, the implementation of studies like this is very important for the development of issues in this area. After the analysis of the PCM, its performance in an ORC that will generate the energy according to the chosen fluids and materials will be evaluated. For the implementation of the proposed problem, the enthalpy method will be used, and the discretization of the problem is made from the finite volume method. The results obtained will be compared with different types of PCMs and with different organic fluids during the thermodynamic cycle, to obtain information regarding the best use of the PCM according to its properties, initial conditions, and boundary conditions.113 p