Simulador Solar Indoor: Avanços em Energia Solar Concentrada
O simulador solar indoor é um equipamento inovador que simula a radiação solar em ambientes controlados, permitindo o teste de tecnologias que utilizam energia solar, como reatores termoquímicos e produção de vapor. Este dispositivo utiliza lâmpadas de xenônio de alta intensidade, que emitem luz refletida e concentrada por espelhos parabólicos, criando um feixe termoluminoso semelhante ao do Sol. Desta forma, é possível realizar experimentos independentemente das condições climáticas externas.
Desenvolvimento na Poli-USP
Pesquisadores da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP) desenvolveram um simulador solar indoor de alto fluxo, projetado para otimizar processos térmicos de alta temperatura e avançar em tecnologias de energia solar concentrada. O simulador está em funcionamento no Laboratório de Sistemas Energéticos Alternativos e Renováveis (Sisea) e pode ser utilizado em diversas aplicações, como reações termoquímicas para produção de hidrogênio e gás de síntese, pesquisa de catalisadores, e fundição de metais.
Funcionamento do Simulador
O simulador utiliza oito lâmpadas de arco de xenônio que geram raios de radiação colimados, concentrando-os em um ponto focal comum através de um sistema de espelhos parabólicos. Isso cria condições de simulação de radiação solar intensa, permitindo a realização de experimentos em ambientes fechados, sem depender da radiação solar natural. O foco é viabilizar experimentos controlados, abrangendo diversas reações químicas.
Aplicações e Reações Térmicas
As reações são realizadas em um reator termoquímico baseado no conceito de “cavidade negra”, onde a radiação concentrada atinge temperaturas acima de 2 mil °C. Esse equipamento permite a produção de hidrogênio por oxirredução de metais e a produção de gás de síntese através da reação do metano com vapor d’água. Além disso, possibilita o uso de biomassa como matéria-prima para reações químicas.
Inovação e Segurança
O simulador se destaca pelo uso de espelhos parabólicos secundários que refletem os raios colimados para o foco do espelho mestre, proporcionando testes mais realistas. Medidas de segurança rigorosas foram implementadas, como um sistema de resfriamento e a proteção das lâmpadas com janelas de vidro para prevenir exposições ao UV.
Avanços Futuros e Pesquisa
O simulador já está em atividade, e o próximo passo é realizar reações termoquímicas na cavidade negra, com foco na pesquisa de catalisadores e na adaptação da tecnologia para a utilização direta da radiação solar. As potencialidades incluem a produção de combustíveis limpos e vapor de água em ciclos térmicos de potência, demonstrando um bom potencial de aplicações industriais.
O projeto foi desenvolvido com o apoio da FAPESP e os resultados iniciais foram publicados no periódico Applied Thermal Engineering, ressaltando a importância da pesquisa em energia solar concentrada.
Informações da Agência FAPESP