Desenvolvimento de superfícies opticamente seletivas e suas aplicações em painéis solares térmicos

Documentos relacionados
DESENVOLVIMENTO DE SUPERFÍCIES OPTICAMENTE SELETIVAS PARA ENERGIA SOLAR TÉRMICA

RADIAÇÃO SOLAR E TERRESTRE

Everton e Bruno Steger

SECADOR COM RADIAÇÃO INFRAVERMELHA DE ONDA MÉDIA PARCERIA

RADIAÇÃO. 2. Radiação Eletromagnética. 1. Introdução. Características da Radiação Eletromagnética

SOLAR E TERRESTRE RADIAÇÃO O O AQUECIMENTO DA ATMOSFERA. 2. Radiação Eletromagnética. 1. Introdução. Características da Radiação Eletromagnética

Física II. Capítulo 03 Transferência de Calor. Técnico em Edificações (PROEJA) Prof. Márcio T. de Castro 17/05/2017

Graça Meireles. Física -10º ano. Física -10º ano 2

Transferência de Calor: Origens Físicas F Equações de Taxas de Transferência

Propagação do calor. Condução térmica

Lista de Exercícios para P2

FENÔMENOS DE TRANSPORTES

DESENVOLVIMENTO DE UM ESPECTRÔMETRO INFRAVERMELHO PARA MEDIÇÃO DE PROPRIEDADES ÓPTICAS DE ÓXIDOS E SEMICONDUTORES

Transmissão de Calor

Física e Química A 10.º ano

Expansão Térmica de Sólidos e Líquidos. A maior parte dos sólidos e líquidos sofre uma expansão quando a sua temperatura aumenta:

Entre sistemas a temperaturas diferentes a energia transfere-se do sistema com temperatura mais elevada para o sistema a temperatura mais baixa.

CONDUÇÃO TÉRMICA. Condução é o processo de propagação de calor no qual a energia térmica passa de partícula para partícula de um meio.

Capítulo 9: Transferência de calor por radiação térmica

1.3.3 Transferências de energia por calor. Calor e trabalho: Experiência de Joule

PROPRIEDADES TÉRMICAS E ÓPTICAS DOS MATERIAIS

Temperatura, calor e processos de transmissão de calor

m = n M ρ = m V V = n V m Agrupamento de Escolas de Alcácer do Sal Escola Secundária de Alcácer do Sal

EMISSÃO e ABSORÇÃO de radiação

AULA 21 INTRODUÇÃO À RADIAÇÃO TÉRMICA

Coletores solares planos

PROPRIEDADES TÉRMICAS E ÓPTICAS DOS MATERIAIS

A fonte Solar de Energia da Terra

Prof. Felipe Corrêa Maio de 2016

d) condução e convecção b) radiação e condução e) condução e radiação c) convecção e radiação

Transferência de calor

(74) Mandatário: (54) Epígrafe: COLECTOR SOLAR PARA AQUECIMENTO DE FLUÍDO TÉRMICO COM DUPLO CIRCUITO INTEGRADO

Considerações gerais sobre radiação térmica

CÁLCULO DA TEMPERATURA DE EQUILÍBRIO EM UMA CAVIDADE

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO SUL CAMPUS RIO GRANDE INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL

Exercício 1. Exercício 2.

Física. Lista ENEM 22 - Propagação do Calor - SOLUÇÕES

A partir dos dados, tem-se a seguinte correspondência: Usando a proporcionalidade, tem-se: x x = =

Desempenho térmico. Paredes e Coberturas

Máquinas Térmicas. Transferência de Calor na Caldeira

Transferência de Calor

O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

Sensoriamento Remoto Aplicado à Geografia. Prof. Dr. Reinaldo Paul Pérez Machado

Escola Básica e Secundária Gonçalves Zarco Física e Química A, 10º ano. Ano lectivo 2008/2009

ANEXO 1 PLANILHAS DE ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS (PET) PLANILHA DE ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA (PET) PARA COLETOR SOLAR PLANO

Sistemas de Aquecimento Solar COLETORES SOLARES

EVFITA. Óptica Quântica. Nicolau A.S. Rodrigues Instituto de Estudos Avançados IEAv

Transmissão de Calor

A Energia solar. Fontes alternativas de energia - aproveitamento da energia solar 1

3.4. Condutividade térmica

Nome: Jeremias Christian Honorato Costa Disciplina: Materiais para Engenharia

Energia solar para aquecimento de águas

Automação 2 semestre de 2014

DIMENSIONAMENTO ÓTIMO DE TUBOS DE CONCENTRADORES SOLARES DO TIPO PARABÓLICO COMPOSTO PARA PRODUÇÃO DE VAPOR DE ALTA PRESSÃO E POTÊNCIA

FCM 208 Física (Arquitetura)

Exame de Transmissão de Calor Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica e Engenharia Aeroespacial 30 de Janeiro de º Semestre

P O 5700 K,

Medição de temperatura. Dr. Evandro Leonardo Silva Teixeira Faculdade Gama

Unimonte, Engenharia Física Aplicada, Prof. Marco Simões Transferência de calor, exercícios selecionados do Sears & Zemansky, cap.

Mecanismos de transferência de calor. Anjo Albuquerque

FÍSICA 1ª SÉRIE APOIO PEDAGÓGICO LUIZ HENRIQUE DIAS DE FARIA

CONDUÇÃO DE CALOR UNIDIMENSIONAL EXERCÍCIOS EM SALA

A natureza sempre procura manter o equilíbrio entre os sistemas.

Transmissão de Calor I - Prof. Eduardo Loureiro

Transferência de Energia

Colégio Técnico de Lorena (COTEL)

JANELAS TÈRMICAS; MODELAGEM E APLICAÇÔES.

ESZO Fenômenos de Transporte

FCM 208 Física (Arquitetura)

PNV-2321 TERMODINÂMICA E TRANSFERÊNCIA DE CALOR

Reabilitação e Reforço de Estruturas

INTRODUÇÃO À ASTROFÍSICA

Prof. MSc. David Roza José 1/23

SISTEMAS TÉRMICOS DE POTÊNCIA

Desempenho Térmico de edificações

VIESMANN. VITOSOL 300-TM Coletor de tubos de vácuo de acordo com o princípio heatpipe para aproveitamento da energia solar.

Aula 3 de FT II. Prof. Geronimo

EMISSÃO e ABSORÇÃO de radiação

SISTEMAS TÉRMICOS DE POTÊNCIA

PROPRIEDADES TÉRMICAS E ÓPTICAS DOS MATERIAIS

8.4 Termômetros de Radiação

ENERGIA SOLAR: CONCEITOS BASICOS

Lista de Exercícios para P1

SOLDAGEM. Engenharia Mecânica Prof. Luis Fernando Maffeis Martins

UNIVERSIDADE EDUARDO MONDLANE

CAPÍTULO 5: CONDUÇÃO DE ENERGIA

Qualidade em Instalações de Aquecimento Solar. Boas práticas.

As ondas ou radiações eletromagnéticas não precisam de um meio material para se propagarem.

Universidade de São Paulo Instituto de Física de São Carlos - IFSC. FCM 208 Física (Arquitetura) Energia. Prof. Dr.

Ganhos e perdas de calor pela envoltória

3 conversão térmica da energia solar ÍNDICE

RMICAS 5-55 PROPRIEDADES TÉRMICAST Introdução INTRODUÇÃO CAPACIDADE TÉRMICAT EXPANSÃO TÉRMICAT CONDUTIVIDADE TÉRMICAT

Energia: Capacidade de realizar trabalho.

Máquinas Térmicas. Transferência de Calor na Caldeira

Dados: A condutividade térmica da parede é igual a e o custo da energia elétrica em é de

Propagação de Calor - ENEM - Fixação

Equação Geral da Condução

Equations DIMENSIONA COLETOR V2. procedure conv int (F luido1$, ṁ, Dh, Re, k l, T fm : hi) $COMMON patm. P r l = fa = (0.79 ln (Re 1.

Aula anterior: Esta Aula: Próxima aula:

Transcrição:

REMAN Desenvolvimento de superfícies opticamente seletivas e suas aplicações em painéis solares térmicos Denis G. F. David, LaPO IF/UFBA 1

Objetivos Desenvolver tecnologias para aumentar o desempenho dos sistemas de energia solar térmica Estudar superfícies opticamente seletivas destinadas a otimizar a absorção no visível e reduzir as perdas por radiação infravermelha Conseguir processos de fabricação de superfícies seletivas de qualidade e de baixo custo 2

Painéis solares térmicos Princípios : Geralmente a absorção da luz solar pela matéria gera calor : h.ν Q, Esse calor é transmitido para um fluido (ar, água, vapor, fluido térmico), O fluido transfere o calor até o local de utilização : secador, aquecedor, motor, refrigerador. 3

Painéis solares térmicos Tipos de dispositivos: Dispositivos com sistema óptico de concentração da luz : um espelho côncavo concentra a luz no fluido dentro de uma fornalha temperaturas até 3000 C. Dispositivos tubulares com sistema de concentração segundo uma direção única temperaturas até 400 C. Dispositivos planos sem concentração temperaturas até 150 C. 4

Painéis solares térmicos Usina termelétrica solar (Duke Solar) 5

Painéis solares térmicos 1000 Insolação 13 de dezem bro de 2003 800 600 Potência solar (W/m²) 400 200 0 08:47:51 11:35:45 14:23:39 17:11:32 T e m p o (h :m :s ) 6

Painéis solares térmicos Painéis solares sob vácuo Ducha solar compacta 7

Painéis solares térmicos Balanço térmico no painel solar plano: W sol T ext Condução, convecção Radiação Ar Vidro Painel enegrecido e tubos de água/vapor Q, T in ν.w sol Q, T out h Isolação térmica Parede Condução, convecção Radiação T ext 8

Painéis solares térmicos Quando as perdas por radiação predominam (T>100 C): he.(t 1 -T amb ) σ.t 1 4 σ.t amb 4 W sol (visível) Vidro k ar.(t 3 -T 2 )/e ar ε IR.σ.T 3 4 Ar σ.t 2 4 ν.ε vis.w sol Chapa coletora 9

Painéis solares térmicos Com k ar = 0,025 W/m/K, h e = 5 W/m²/K, σ = 5,67.10-8 W/m²/K 4, um aquecimento W sol = 700 W/m 2, transmissão do vidro no visível ν = 0,8 e T amb = 27 C, acha-se : T2 = 77 C T3 = 135 C k ar /e ar.(t 3 -T 2 ) = 50 W/m 2 (e ar = 30 mm) h e.(t 2 T amb ) = 250 W/m 2 σ.(t 24 T amb4 ) = 400 W/m 2! 10

Superfícies seletivas: problema A emissão térmica da matéria (Einstein / Planck): I( λ) Emissão solar no visível (6000 K ) Emissão do painel no infravermelho ( 500 K ) x10000 0,4 0,5 1,0 2,0 5,0 10,0 λ ( µm) 11

Superfícies seletivas: princípios Radiação incidente Visível Refletido 100 B Tratamento Seletivo Janela Infravermelho Refletido Radiação Absorvida Infravermelho Emitido Tratamento Seletivo Placa Coletora R(λ)% A(λ)% 80 60 40 20 A 0-1 0 1 2 3 4 5 6 λµm 100 80 60 40 B 20 0-1 0 1 2 3 4 5 6 λ µm Caso A - Janela Caso B - Absorvedor 12

Superfícies seletivas: a janela Caso A: Óxido de estanho em vidro Controla-se a sua condutividade através da dopagem Controla-se então a freqüência de transição transparente refletor R(λ) σ (condutividade) λ c Técnica de deposição: pirolise de spray O spray é composto de metanol + SnCl 4 + fluoreto de amônio λ 13

Superfícies seletivas: o absorvedor Caso B: Óxidos sobre substratos metálicos O tratamento pela deposição de óxido propicia a absorção no visível. O tratamento reduz a absorção do infravermelho a A =e -α(λ).a 100 80 Substrato metálico A(λ)% 60 40 20 0-1 0 1 2 3 4 5 6 λ µm 14

Superfícies seletivas : tarefas Fabricação de superfícies seletivas Óxidos absorvedores no visível e transparentes no infravermelho (Cu0, Fe 3 O 4, Cr 2 O 3, etc.) Óxidos transparentes no visível e refletores no infravermelho (SnO 2, etc.) Estudo de propriedades ópticas Construção de um espectrômetro fotoacústico funcionando de 0,5 a 20 µm Realização de espectros de transmissão, reflexão e absorção 15

Superfícies seletivas: fabricação Substrato Cobre Cobre Ferro Níquel Óxido (Sulfeto) CuO CuS Fe3O4 Cr2O3 Processo Oxidação em uma solução de soda caustica com material oxidante Exposição aos vapores de enxofre Oxidação em uma solução de soda caustica com nitrato de sódio Eletrodeposição 16

Superfícies seletivas: exemplo (Referência 5) 17

Superfícies seletivas: conclusão Financiamento: CNPq CT-ENERG 2003 BNB / FUNDECI 2004 CNPq CT-ENERG 2005 Colaboração: Profa Lucimara Roman Stoltz (UFPR) Obrigado por sua atenção. 18

Bibliografia 1. COMETTA, Emilio Energia solar Hemus-Livraria Editora Ltda (1978) 2. PALZ, Wolgang Energia solar e fontes alternativas Hemus-Livraria Editora Ltda (1981) 3. LUIZ, Adir M. Como aproveitar a energia solar Editora Edgard Blücher Ltda (1985) 4. J. BRUNEAUX, H. CACHET, M. FROMENT, A. MESSAD - Correlation between structural and electrical properties of sprayed SnO 2 films doped or not with fluorine - Thin Solid Films, 197 (1991) 129-142 5. ROOS, M. GEORGSON and E. WICKELGARD -Tin-oxide-coated anodized aluminium selective absorber surfaces I. Preparation and characterization Solar Energy Materials 22 (1991) 19