Characterization of pequi shell (caryocar brasiliense camb.) For its use as a biomass / Caracterização da casca de pequi (caryocar brasiliense camb.) Para sua utilização como biomassa

Pequi is one of the most important fruits of Cerrado biome, and it is very consumed mainly by the population of west central of Brazil. The pequi is composed of bark, pulp and seeds, the bark of the ripe fruit correspond to approximately 84% of its weight, being the great majority discarded as garbage, causing environmental impact. On this, this research had as objective to characterize the barks of the pequi, aiming its use as biomass. For this purpose, moisture content analyzes were performed, and ashes, volatile materials, fixed carbon, specific mass, thermogravimetric analysis (TGA), grain size, and higher calorific value analysis as well, according to Brazilian standards ABNT NBR 8112 and 8633. The analyses showed that the bark of the in natura pequi has a high moisture content, around 73%, and 2.2% of ash content. The higher calorific value obtained to the pequi bark was around 15 MJ kg-1 being similar to other agricultural leavings used to generate electrical power. The thermogravimetric analysis showed that the pequi bark has a high percentage of lignin being about 50% compared to 30% in the eucalyptus bark, the higher the amount of lignin the higher the calorific value. The results obtained showed that the pequi bark presents high using potential as a biomass to generate electrical power

Coleta de energia solar térmica por um coletor parabólico composto e seu armazenamento num sistema de leito compactado: análise numérica e experimental

The use of renewable energy sources is crucial for maintaining the sustainability of the planet, reducing reliance on finite resources, and mitigating the environmental consequences of fossil fuel combustion. Among the various avenues of solar energy utilization, solar thermal energy has gained increasing prominence. Thermal storage systems have significantly enhanced the reliability and predictability of solar systems. This study aimed to establish parameters, explore different dryer configurations, and highlight the importance of thermal energy storage methods. Additionally, the thermal and economic performance of a U-tube compound parabolic collector (CPC) was evaluated in a prototype. Different filling fluids (water, air, and thermal oil) within the evacuated tube and varying mass flow rates (0.007, 0.009, 0.014, and 0.021 kg s-1) were examined. In the final section, a numerical evaluation was conducted on a packed bed thermal energy storage (PBTES) system. The optimization of this system considered various heat storage materials (concrete, quartzite rock, and cast iron) and particle sizes (0.02, 0.03, and 0.04 m). The evaluated CPC collector demonstrated an optical efficiency of approximately 63.6%. The use of thermal oil as the filling fluid led to a higher average thermal efficiency (41.2%) compared to water (31.7%) and air (31.1%). The lowest evaluated mass flow rate resulted in the highest average thermal efficiency (41.2%). Regarding the PBTES analysis, the utilization of materials with lower thermal conductivity led to an increased temperature difference between the heat transfer fluid and the solid material. The configuration of multilayer materials had a significant impact on loading and unloading times, as well as on stored and released thermal energy. Among the cases evaluated, Case 9 exhibited the highest stored thermal energy (27.2 MJ) and demonstrated commendable charge (87.5%), discharge (80.5%), and exergy (70.5%) efficiencies. Clearly, the variability in particle diameter and material type had a substantial influence on stratification and heat transfer within the PBTES. Keywords: Environmentally friendly system. Evacuated U tube solar collector. Renewable and sustainable energy. Solar energy. Thermocline thermal storage system.O uso de fontes de energia renováveis é essencial para garantir a sustentabilidade do planeta, reduzindo a dependência de recursos finitos e minimizando os impactos ambientais causados pelo uso de combustíveis fosseis. Dentre os tipos de aproveitamento da energia solar, a energia solar térmica tem ganhado cada vez mais atenção. Os sistemas de armazenamento térmico têm aumentado a confiabilidade e melhorado a previsibilidade dos sistemas solares. Esse estudo objetivou fornecer parâmetros, abordar diferentes tipos de secadores e enfatizar a importância dos métodos de armazenamento de energia térmica. Além disso, o desempenho térmico e econômico de um coletor parabólico composto (CPC) com tubo em U foi avaliado em um protótipo. Diferentes fluidos de enchimento do tubo evacuado (água, ar e óleo térmico) e diferentes vazões mássicas (0,007, 0,009, 0,014 e 0,021 kg s-1) foram avaliados. No tópico final, um sistema de armazenamento térmico de leito empacotado (PBTES) foi avaliado numericamente. A otimização desse sistema avaliou diferentes materiais de armazenamento de calor (concreto, rocha de quartzo e ferro fundido) e diferentes tamanhos de partícula (0,02, 0,03 e 0,04 m). O coletor CPC avaliado neste estudo apresentou uma eficiência óptica de cerca de 63,6%. Verificou-se que o uso do óleo térmico como fluido de preenchimento (FF) resultou em maior eficiência térmica média (41,2%) em relação à água (31,7%) e ao ar (31,1%). A menor vazão mássica avaliada resultou na maior eficiência térmica média (41,2%). Em relação à análise do PBTES, o uso de materiais com menor condutividade térmica resultou em um aumento da diferença de temperatura entre o fluido de transferência de calor e o material sólido. A configuração multicamadas de materiais apresentou maior influência sobre os tempos de carga e descarga, assim como na energia térmica armazenada e liberada. O caso 9 apresentou o maior valor para QC (27,2 MJ) e para as eficiências de carga (87,5%), descarga (80,5%) e exergética (70,5%). Comprovou-se que o diâmetro de partículas variável e o tipo de material influencia na estratificação e transferência de calor no PBTES. Palavras-chave: Sistema ambientalmente amigável. Coletor solar evacuado com tubo U. Energia renovável e sustentável. Energia solar. Sistema de armazenamento térmico de termoclina.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio

Development of a stationary parabolic trough solar collector with thermal reservoir

A energia solar é uma das mais promissoras fontes de energia renovável e possui um enorme potencial para produção de calor. Contudo, o aproveitamento dessa fonte para aplicações térmicas ainda apresenta limitações, como complexidade de operação e custo. Assim, esse estudo objetivou desenvolver e otimizar um coletor solar de calha parabólica (PTC) estacionário com sistema de armazenamento integrado para produção de energia térmica visando aplicações agroindustriais. O PTC foi dimensionado, projetado e construído afim de reduzir a complexidade e o custo de fabricação e operação, trabalhando em regime de convecção natural. O protótipo possui área de abertura de 1,36 m2 e razão de concentração de 4,39. Um tubo receptor de vidro evacuado de 58 mm de diâmetro e 1,8 m de comprimento foi diretamente conectado ao sistema de armazenamento térmico isolado de 15 L. O dispositivo foi otimizado por meio da investigação do efeito do concentrador solar, do ângulo de inclinação (20,75°; 25,75° e 30,75°), e propriedades do fluido de transferência de calor (água – PTCA e óleo térmico – PTCO). A eficiência óptica, o desempenho térmico e o coeficiente global de perda térmica foram avaliados. De acordo com os resultados obtidos, observou-se que o uso do concentrador promoveu maior ganho de energia útil, porém, apresentou eficiências instantâneas ligeiramente inferiores quando comparado ao coletor sem concentrador. A inclinação de 20,75° proporcionou maior eficiência óptica e consequentemente maior eficiência instantânea média para os dias avaliados. As eficiências térmicas máximas do PTCA e PTCO foram de 47,8 e 42,6 %, respetivamente. A utilização do óleo térmico resultou em maiores temperaturas (136,4 °C). Os coeficientes globais de perda de calor para os sistemas variaram entre 1,15 e 1,50 W K-1 para o PTCA e 1,04 a 1,11 W K-1 para o PTCO nos dias avaliados, demonstrando que o isolamento do sistema foi adequado, quando comparado com valores reportados na literatura. O custo de fabricação neste estudo apresentou valores inferiores aos encontrados para PTC com sistemas de rastreamento e bombeamento. O PTC proposto configura-se como uma alternativa de grande potencial para diversas aplicações agroindustriais de média temperatura, onde alta eficiência não é necessária e a facilidade de operação é importante.The solar energy is one of the most promising sources of renewable energy and has enormous potential for heat production. However, the use of this source for thermal applications still presents limitations, such as complexity of operation and cost. Thus, this study aimed to develop and optimize a stationary parabolic trough solar collector (PTC) with integrated storage system, for thermal energy production to agroindustrial applications. The PTC was designed and built in order to reduce the complexity and cost of manufacturing and operation, working in a natural convection regime. The prototype has an opening area of 1.36 m2 and a concentration ratio of 4.39. An evacuated glass receiver tube 58 mm in diameter and 1.8 m in length was directly connected to the isolated 15 L thermal storage system. The device was optimized by investigating the effect of the solar concentrator, the angle of inclination (20.75 °, 25.75 ° and 30.75 °), and properties of the heat transfer fluid (water – PTCA and thermal oil – PTCO). The optical efficiency, the thermal performance and the overall coefficient of thermal loss were evaluated. According to the obtained results, it was observed that the use of concentrator promoted greater useful energy gain, however, it presented slightly lower instantaneous efficiencies when compared to the collector without concentrator. The inclination of 20.75 ° provided greater optical efficiency and consequently greater instantaneous average efficiency for the evaluated days. The maximum thermal efficiencies of the PTCA and PTCO were 47.8 and 42.6%, respectively. The use of thermal oil resulted in higher temperatures (136.4 °C). The overall heat loss coefficients for the systems varied between 1.15 and 1.50 W K-1 to PTCA and 1.04 and 1.11 W K-1 to PTCO for the evaluated days, demonstrating that the system isolation is adequate, when compared with values reported in the literature. The manufacturing cost in this study presented lower values than those found for PTC with tracking and pumping systems. The proposed PTC is an alternative of great potential for several medium temperature agroindustrial applications, where high efficiency is not necessary and ease operation is important

Thermal energy storage systems applied to solar dryers: Classification, performance, and numerical modeling: An updated review

Drying is a complex process involving simultaneous heat and mass exchanges, and it is considered one of the oldest unit operations performed for preserving agricultural products. This process requires a significant amount of energy, and researchers have conducted different studies to improve energy efficiency, reduce drying time and preserve product quality. Dryers based on solar energy have gained more space, as this energy source is free and abundant. Thermal energy storage techniques can increase the reliability of solar energy for drying. These techniques allow the stored energy to be used in periods of no solar incidence. The complex processes involving each element of the solar drying process have made experiments quite expensive. Several studies have bet on the use of advanced techniques of computer simulation to minimize this problem. Studies have shown the effectiveness of using these techniques for different solar dryers, achieving satisfactory results. Therefore, this study aims to provide parameters, address different types of dryers, and emphasize the importance and methods of thermal energy storage. In addition, this study also addresses the use of computational numerical modeling to verify the phenomena of heat and mass transfer in drying systems and thermal energy storage