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    As instalações do Laboratório de Energia Solar estão localizadas no Campus do Vale da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, na cidade de Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brasil. Sua área física, compreendendo um terreno de 1 ha com 220 m² de área construída, permite a realização de ensaios dos principais componentes dos sistemas fotovoltaicos e térmicos e a implementação de protótipos, além de servir de constante fonte para o desenvolvimento de trabalhos dos alunos. Dentre as áreas de atuação do Laboratório destacam-se: instrumentação geral de medidas elétricas, sistemas de ensaios de equipamentos solares e microcomputadores. Dentre estes equipamentos podem ser citados:

• Sistemas computadorizados de traçado de curvas características de células e módulos fotovoltaicos, com temperatura controlada;
• Bancada de testes outdoor de coletores solares de aquecimento de água, permitindo o levantamento das curvas de rendimento instantâneo de até dois coletores simultaneamente;
• Simulador solar para ensaios fotovoltaicos de pequeno porte;
• Radiômetros para radiação solar (pireliômetros e piranômetros) Eppley, Kipp & Zonen e de construção própria;
• Bancada de ensaios de carga e descarga de baterias;
• Anenômetros, termômetros e outros instrumentos para medidas meteorológicas;
• Diversos sistemas computadorizados de aquisição de dados para uso geral;
• Pequena oficina mecânica.

• Central fotovoltaica conectada à rede, com 4,8 kWp;
• Gerador de vapor por energia solar, com espelhos parabólicos de 8 m de comprimento e com equipamento de controle;
• O prédio sede do Laboratório de Energia Solar pode ser considerado um protótipo da utilização da energia solar passiva no conforto térmico de edificações;
• Máquina produtora de gelo por ciclo de absorção água-amônia com capacidade de 100 kg/dia;
• Conjunto de coletores tipo CPC com 20 m² para produzir calor para a máquina de gelo;
• Sistema de secagem de grãos por energia solar;
• Sistema de aquecimento de água com energia solar;
• Pequena instalação fotovoltaica autônoma (500 Wp).
  

    
  

  FOTOS DAS INSTALAÇÕES DO LABORATÓRIO
  (clique sobre as fotos para vê-las ampliadas)

  

    O Laboratório de Energia Solar é utilizado em algumas aulas práticas das seguintes disciplinas da UFRGS:

Na Graduação:

• Materiais Elétricos e Magnéticos;
• Energias Alternativas;
• Transferência de Calor;
• Energia para o Meio Rural.

• Energia Solar I;
• Energia Solar Fotovoltaica;
• Introdução à Radiação Solar.

  Teses e Dissertações Concluídas
   

1.Sistemas Solares de Aquecimento

2.Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica

3.Radiação Solar

1. Sistemas Solares de Aquecimento

    No Brasil, dentre os sistemas térmicos que têm como fonte energética a energia solar, os sistemas de aquecimento de água com coletores de placa plana são os mais difundidos. O nosso clima permite utilizar, na maior parte das localidades, instalações com circulação natural, onde a redução da densidade da água aquecida produz o movimento necessário à circulação da mesma entre os coletores e o reservatório. A tecnologia da fabricação dos coletores destes sistemas é plenamente dominada pela indústria, podendo-se ainda buscar aperfeiçoamentos na seleção de materiais, metodologias de dimensionamento mais adequadas, gerenciamento energético das instalações, etc. Sistemas mais sofisticados, utilizando concentração da radiação solar e/ou superfícies seletivas, podem permitir o aquecimento de água (ou outros fluidos) em temperaturas mais elevadas, sendo ainda muito pouco utilizados em nível comercial no Brasil.
    A energia solar também pode ser utilizada para aquecer o ar. Usados principalmente para aquecimento de ambientes, os coletores de aquecimento de ar são normalmente construídos integrados às edificações, buscando o conforto térmico na condição de inverno. Quando combinados com outros elementos da construção, além do aquecimento passivo no inverno podem também facilitar a ventilação dos ambientes, limitando o aquecimento exagerado no verão. Um bom projeto depende do conhecimento dos mecanismos do condicionamento passivo, propriedades dos materiais, disponibilidade de equipamentos no mercado e de explorar as variações sazonais do movimento aparente do Sol, resultando na diminuição da carga térmica e no aumento da sensação de conforto em edificações durante o ano todo.
    A pesquisa do Laboratório de Energia Solar nestes setores pretende aprofundar o conhecimento destes sistemas a partir de um conjunto de atividades e projetos de caráter teórico e experimental. Dentre estas atividades destacam-se:

1. Coletores de placa plana - Análise de desempenho e materiais.
2. Coletores concentradores.
3. Tanques térmicos de armazenagem.
4. Metodologias de dimensionamento.
5. Simulação computacional de sistemas solares de aquecimento de água.
6. Conforto térmico.

    Nos últimos anos pode ser observado um crescente interesse na conversão direta da energia solar em eletricidade, feita através dos módulos fotovoltaicos. Apesar de, sob o ponto de vista custo/potência instalada, ser uma das formas mais caras de obtenção de energia elétrica, a sua utilização pode ser economicamente vantajosa em uma série de situações, dependendo da potência demandada e da distância da rede convencional ou outra fonte de energia. Suas principais vantagens sobre as demais fontes alternativas de energia são a confiabilidade e a previsibilidade.

1. Gerador fotovoltaico.
2. Acumuladores.
3. Componentes auxiliares de sistemas fotovoltaicos.
4. Eletrificação rural.
5. Metodologias de dimensionamento.
6. Simulação computacional de sistemas fotovoltaicos.
7. Sistema Fotovotaico Conectado à Rede.

3. Radiação Solar

    O Sol é a fonte da energia empregada pelos equipamentos solares. Conhecer o comportamento da radiação por ele emitida é condição obrigatória para quem deseje projetar e utilizar tais equipamentos. No Laboratório de Energia Solar, além do estudo da distribuição da energia solar, há uma linha de pesquisa voltada para a correta determinação experimental da sua intensidade e para a sintetização por computador de seqüências de dados de radiação solar para serem utilizados em programas de simulação.
    No que tange à instrumentação radiométrica, principlamente em função do alto custo dos instrumentos radiométricos de precisão, o Laboratório de Energia Solar foi motivado a desenvolver, construir e caracterizar equipamentos com preço mais acessível, visando atender a uma faixa de mercado sem acesso aos instrumentos tradicionais. Nesse sentido já foram desenvolvidos um piranômetro com termo-sensores, um piranômetro fotovoltaico e um pireliômetro fotovoltaico.

1. Instrumentação solarimétrica.
2. Modelos de radiação solar.

    No Laboratório de Energia Solar sempre foi dada uma grande importância ao desenvolvimento de modelos matemáticos apropriados à simulação computacional dos sistemas de aproveitamento da energia solar e seus componentes. Como forma de difundir e facilitar o acesso a estes modelos, o Laboratório está desenvolvendo programas de computador com interfaces amigáveis e intuitivas, proporcionando aos estudiosos da área e comunidade em geral a transferência do conhecimento e experiência acumulados pelo Laboratório ao longo de seus anos de existência.
    O SOLARCAD é um pacote de programas visando o projeto de sistemas de energia solar e seus componentes, abrangendo tanto sistemas térmicos quanto fotovoltaicos. A principal característica do SOLARCAD é a habilidade de simular o comportamento real de cada componente do sistema a partir de um mínimo de parâmetros de entrada. Este aspecto, combinado com uma estrutura especialista e interfaces amigáveis, permite que o software seja utilizado até mesmo por profissionais não tão familiarizados com o tema. Por outro lado, os programas apresentam flexibilidade suficiente para serem utilizados em análises e simulações personalizadas por projetistas e pesquisadores com maior embasamento teórico. O SOLARCAD é estruturado em módulos, os quais podem ser utilizados tanto em conjunto como isoladamente.

 

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