Instituições
O LABTUCAL (https://lepten.ufsc.br/home/tucal.html) é um dos laboratórios associados do LEPTEN/UFSC, lotado no Departamento de Engenharia Mecânica (CTC), e conta com uma equipe de aproximadamente 55 pessoas, entre professores concursados (cinco), técnicos (um concursado e dois contratados com recursos de projetos), além de pós-doutores, engenheiros, doutorandos, mestrandos, alunos de iniciação científica, estagiários, etc (em sua grande maioria contratados com recursos de projetos). O laboratório atua na área de desenvolvimento de processos de união por difusão de peças metálicas há mais de 10 anos, visando a construção de equipamentos voltados ao transporte e troca eficiente de energia térmica, tanto para processos industriais (petróleo), como em aplicações de menor porte, como equipamentos para uso em fazendas, em estabelecimentos comerciais ou mesmo domésticos. Por apresentarem maior rendimento térmico e portanto menor consumo de energia, tais equipamentos permitem o uso racional de insumos energéticos, assim como o uso de fontes alternativas de energia, como a solar.
A técnica da união por difusão, apesar de ser conhecida há muitas décadas, somente recentemente tem merecido maior atenção da indústria, pela possibilidade e facilidade de, a partir da união de chapas empilhadas, produzir blocos cujo comportamento mecânico é semelhante ao dos blocos maciços, mas que apresentam ranhuras e/ou canais internos, muito difíceis de serem fabricados de outra forma. Trocadores de calor unidos por difusão de metais têm sido desenvolvidos para uso em plataformas e/ou unidades de refino de petróleo (projeto desenvolvido com a Petrobras), assim como no controle de temperatura em: Aviônicos (projeto desenvolvido junto à Embraer), conversores de frequência de média tensão (projeto com a WEG), dentre outras aplicações. O LABTUCAL tem nove patentes, entre nacionais e internacionais.
Em 2014, o LABTUCAL desenvolveu, junto com a empresa sueca Cleanergy, um sistema híbrido de geração de energia elétrica através da combinação de um concentrador solar parabólico e gases de combustão. O conceito buscava produzir um sistema de geração de energia contínuo tendo trocadores de calor como meio de transporte do calor proveniente do sol e dos gases de combustão para o fluido de trabalho de um motor Stirling.
Porém, em todos estes equipamentos, a união por difusão se deu entre aços inoxidáveis, ligas de aço especiais e cobre, resultando em equipamentos pesados e caros. Alumínio e ligas mais leves têm sido considerados, mas falta ainda o domínio da tecnologia para a fabricação de tais dispositivos.
No Brasil, é crescente o uso da energia solar para a geração de energia elétrica, principalmente com o uso de painéis fotovoltaicos. Porém, a energia termo-solar tem sido rotineiramente empregada apenas no aquecimento de água para uso doméstico ou comercial, sendo seu potencial para a geração de energia elétrica ainda inexplorado, diferentemente de países como a Suécia, cujo equipamento desenvolvido pelo LABTUCAL em conjunto com a empresa Cleanergy visava a produção de energia elétrica a partir da energia termo-solar. Um dos desafios que se apresenta é que a eficiência de tais equipamentos é prejudicada pela presença de nuvens em todo o território brasileiro.
LABREN (https://labren.ccst.inpe.br/), ou Laboratório de Modelagem e Estudos de Recursos Renováveis de Energia, é um grupo de pesquisa integrante da Divisão de Impactos, Adaptação e Vulnerabilidades (DIIAV) do INPE, realiza atividades de pesquisa e ensino na área de meteorologia aplicada ao setor de energia. Com ênfase nas relações entre as fontes renováveis e o sistema climático, emprega metodologias de sensoriamento remoto (dados de satélite e dados observacionais em superfície), atividades de modelagem numérica e simulação computacional para caracterizar a disponibilidade dos recursos solar e eólico e modelar os efeitos do clima sobre a variabilidade desses recursos. O grupo também atua no desenvolvimento de modelos de previsão das fontes solar e eólica em diferentes escalas temporais e espaciais. Publicações de impacto como as duas edições do Atlas Brasileiro de Energia Solar tornaram o LABREN uma referência nacional e internacional com atuação na vanguarda da ciência e tecnologia em modelamento numérico, coleta e interpretação de dados de sensoriamento remoto.
A equipe do LABREN é constituída por 17 pesquisadores e tecnologistas, sendo sete com nível de Doutorado. Três pesquisadores estão em posição permanente de carreira no funcionalismo público e o restante são contratados através de projetos de PD&I ou através de bolsas de instituições de fomento como CNPq, CAPES e FAPESP. Além disso, pesquisadores de importantes laboratórios/instituições de pesquisa como o LABMAR/UNIFESP, o LABTUCAL/UFSC, o Fotovoltaica/UFSC e o LABENS/UTFPR integram a equipe de colaboradores, contribuindo com as atividades de pesquisa e ensino realizadas.
No presente projeto, pretende-se unir a capacidade e infraestrutura do LABTUCAL/UFSC e os dados fornecidos pelo LABREN/INPE para o desenvolvimento de processos de união por difusão de alumínio e outras ligas leves que permitam o desenvolvimento de tecnologia de geração de energia elétrica a partir da termo-solar em pequenas centrais de baixo custo (uso de concentradores de calor do tipo Fresnel, por exemplo), adequadas para a irradiação solar da região para onde o equipamento se destina, considerando-se a presença de nuvens. Ao final do projeto estarão disponíveis um mapa do potencial de utilização desta tecnologia, assim como um protótipo do trocador de calor do equipamento.
