This work aims to conduct a comparative economic analysis on
different domestic hot water production systems: a conventional
electric water heater, a ST (solar thermal) system, and a PV
(photovoltaic) system. The systems were analysed for two
different locations in Portugal, different daily hot water demands
and under various economic conditions. A TRNSYS simulation
model was built for all systems and validated with experimental
or simulated data from the literature. A parametric study was
made in order to assess the impact of increasing the number of
panels and hot water storage capacity on the performance
standpoint. Those results were utilized in an economic analysis
to determine their economic viability considering different
economic indicators. A sensitivity analysis was also conducted
to study the impact of the price of electricity, the discount rate
and inflation of prices of electricity on the viability of SWHS
(solar water heating systems). The results showed that a
photovoltaic solar water heating system is better than a solar
thermal system from the economic standpoint mainly due to a
lower investment cost and low maintenance. A solar thermal
system still has better performance due to a higher efficiency at
converting solar energy to heat. The economic conditions and
DHW (domestic hot water) profile have a big effect on the
viability of these investments, as the research showed that for
low electricity prices and low hot water necessities, a ST can
have a negative NPV (net present value) and high payback
periods which are usually not acceptable.Este trabalho tem como objetivo efetuar uma análise
económica comparativa entre diferentes sistemas de produção
de água quente sanitária: aquecedor elétrico convencional,
sistema solar térmico e um sistema fotovoltaico. Os sistemas
foram analisados para duas localizações em Portugal,
diferentes necessidades diárias de água quente e sob
diferentes condições económicas. Foi desenvolvido um modelo
de simulação TRNSYS para cada sistema e validado com
dados experimentais ou simulados da literatura. Foi efetuada
uma análise paramétrica de modo a avaliar o impacto do
aumento do número de painéis e capacidade de
armazenamento de água no desempenho e esses resultados
foram usados numa análise económica a fim de determinar a
sua viabilidade económica considerando diferentes indicadores
económicos, em conjunto com uma análise de sensibilidade
para estudar o impacto do preço da eletricidade, taxa de
desconto e inflação do preço da eletricidade na viabilidade dos
sistemas solares de produção de água quente. Os resultados
mostraram que um sistema de produção de água quente
fotovoltaico é melhor que o sistema solar térmico do ponto de
vista económico devido a um menor custo de investimento e
menor manutenção. Um sistema solar térmico tem melhor
desempenho devido à maior eficiência na conversão de energia
solar para calor. As condições económicas e perfil de consumo
de água quente sanitária têm um grande impacto na viabilidade
económica destes investimentos visto que, para preços baixos
e pouca necessidade de água quente, um sistema solar térmico
pode ter um valor atual líquido negativo e períodos de retorno
de investimento muito elevados que normalmente são
inaceitáveis.Mestrado em Engenharia Mecânic
