Instituições
O Laboratório de Tubos de Calor - 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).
Desde a década de 1990, o LABTUCAL se destaca por executar projetos de pesquisa e desenvolvimento na área de tubos de calor e termossifões para indústrias como a aeroespacial, alimentícia, petroleira, nuclear ou qualquer outra indústria onde seja factível o emprego de tubos de calor para o aproveitamento racional da energia térmica. Destaca-se também a linha de desenvolvimento de trocadores de calor compactos unidos por difusão, iniciada há mais de 10 anos em parceria com a PETROBRAS. Esta pesquisa visa a construção de permutadores de calor com tecnologia totalmente nacional que permita a independência tecnológica.
O objetivo do laboratório é desenvolver tecnologias voltadas ao transporte e troca eficiente de energia térmica, tanto para processos industriais, como em aplicações de menor porte, como equipamentos para uso em fazendas, em estabelecimentos comerciais ou mesmo domésticos. Especificamente no projeto SOLTER o objetivo é juntar ambas tecnologias: (i) trocadores de calor unidos por difusão e (ii) mudança de fase para armazenamento de energia térmica, com o intuito de construir um protótipo de trocador-armazenador capaz de atenuar as oscilações da radiação solar ocasionadas pela intermitência das nuvens.
A partir da técnica de união por difusão o LABTUCAL consegue gerar blocos de metal fabricados pelo empilhamento de chapas ranhuradas e/ou com canais internos, muito difíceis de serem fabricados de outra forma, e que permitem a troca térmica entre dois ou mais fluidos. A vantagem desta técnica é que o núcleo do permutador, após a união, possui uma resistência mecânica semelhante ao do seu material de base, além de que é possível fabricar trocadores com elevado valor de compacidade, isto faz com que a PETROBRAS os empregue em plataformas offshore e/ou unidades de refino de petróleo. Esta mesma técnica já foi empregada para fabricar tubos de calor planos para o controle térmico de componentes aviônicos (projeto desenvolvido para a EMBRAER) ou para conversores de frequência de média tensão (projeto de termossifão em circuito para a empresa WEG), dentre outras aplicações. O LABTUCAL tem nove patentes, com registro nacional e/ou internacional.
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 um trocador de calor com termossifões como meio de transporte do calor proveniente do sol e dos gases de combustão para o fluido de trabalho do 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. O uso de alumínio e ligas mais leves têm sido considerados, mas ainda falta o domínio da tecnologia para a fabricação de tais dispositivos unidos por difusão. Portanto, o produto final deste projeto consiste na fabricação de um trocador-armazenador feito preferencialmente de ligas leves de alumínio o qual possa ser instalado numa usina heliotérmica de pequena escala.
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.
