Tópicos de interesse:
- Desenvolvimento de um simulador solar de alto fluxo para processos térmicos de alta temperatura
- Caracterização de superficies refletivas para aplicaciones de refletores parabólicos
- Metodos de evaluação de energia térmica concentrada
- Aplicações de energia solar para reforma de gas natural
- Simulação ótica dos raios solares pelo uso do método de Monte Carlo
Antecedentes:
A demanda global por energia renovável aumentou em 6,3% em 2017 em relação ao ano anterior [1]. No mesmo período, houve aumento de 3836% na capacidade instalada de energia de fonte solar no Brasil [2]. É claro, portanto, o crescente interesse nacional e internacional no desenvolvimento desta área de pesquisa.
A energia solar concentrada (CSP) emite quantidades insignificantes de CO2 [3] e, apresenta como vantagem em relação à tecnologia fotovoltaica, a possibilidade de agregar reservatórios de energia térmica, opção mais barata que baterias elétricas.
Ademais é de simples hibridização com outras fontes. Este fato destaca a importância dada pelo SISEA nesta tecnologia. Nas regiões nordeste e centro-oeste do Brasil, a radiação normal direta (componente de radiação solar utilizada para concentração) é capaz de alcançar mais de 2200 kWh/m2 em um ano [4], valor próximo à Índia e Espanha, países reconhecidos pelo investimento em CSP, que resultaram em sistemas que já estão operacionais naqueles países.
Operando com uso de refletores capazes de concentrar a luz solar em linha ou ponto, o arranjo garante alta concentração de energia. Assim, atinge elevadas temperaturas, tais quais as necessárias para ativar reações termoquímicas altamente endotérmicas.
[1] Global energy demand grew by 2.1% in 2017, and carbon emissions rose for the first time since 2014: 2018. https://www.iea.org/newsroom/news/2018/march/global-energy-demand-grew-by-21-in-2017-and-carbon-emissionsrose-for-the-firs.html. Accessed: 2018-06-04. [2] EPE. Balanço Energético Nacional 2018. Rio de Janeiro, 2018. [3] HERNÁNDEZ-MORO, J.; MARTÍNEZ-DUART, J. M. Concentrating solar power contribution to the mitigation of C-emissions in power generation and corresponding extra-costs. Journal of Renewable and Sustainable Energy, v. 6, n. 5, p. 1–15, 2014. [4] Solargis, Solar Resource Maps and GIS data for 200+ Countries. Bratislava, 2019.
Bancada experimental:
O SISEA inova mais uma vez ao desenvolver um HFSS baseado em características de concentradores solares parabólicos a partir de componentes utilizados nomercado, além de optar pelo uso de fontes de luz disponíveis comercialmente, o que simplifica sua implementação e ampliação de potência, com investimento moderado. Atualmente, uma versão simplificada do simulador encontra-se em desenvolvimento, contando com oito sky search lights de 4kWe cada, cuja eficiência de conversão térmica de 33% resulta em aproximadamente 5800W de potência térmica radiante cada. Os concentradores são do tipo parabólico, moldados em vidro revestido por pó de alumínio. O processo de moldagem dos refletores se dá dentro da Escola Politécnica.
A versão completa do HFSS se encontra em andamento no laboratório, a qual resultará em sala para ensaios de 26 m². O SISEA contará, ainda, com estação de medição solarimétrica e área para realização de ensaios outdoor. Ademais, no escopo do projeto, faz-se uso de softwares do tipo ray tracing que permitem prever o trajeto dos raios solares, a quantidade de energia concentrada e a área de concentração. Assim, é possível realizar aperfeiçoamentos no arranjo experimental reduzindo
tempo de trabalho e custo.
INTEGRANTES:
