O simulador solar\u00a0indoor\u00a0\u00e9 um equipamento projetado para simular artificialmente a radia\u00e7\u00e3o solar em ambientes controlados e utilizado para testar dispositivos e tecnologias que utilizam a radia\u00e7\u00e3o solar, como reatores termoqu\u00edmicos, produ\u00e7\u00e3o de vapor e \u00f3leos quentes. L\u00e2mpadas de xen\u00f4nio de alta intensidade emitem a luz, que \u00e9 refletida e concentrada por espelhos parab\u00f3licos, gerando um feixe termoluminoso semelhante ao do sol. Dessa forma, \u00e9 poss\u00edvel realizar os testes sem a necessidade de condi\u00e7\u00f5es clim\u00e1ticas externas ideais, de c\u00e9u limpo sem nuvens.<\/p>\n
Pesquisadores da Escola Polit\u00e9cnica da Universidade de S\u00e3o Paulo (Poli-USP) desenvolveram e testaram um novo simulador solar\u00a0indoor\u00a0de alto fluxo, desenhado para otimizar processos t\u00e9rmicos de alta temperatura e aprimorar tecnologias de energia solar concentrada. O trabalho foi feito no Laborat\u00f3rio de Sistemas Energ\u00e9ticos Alternativos e Renov\u00e1veis (Sisea<\/a><\/strong>). E o simulador j\u00e1 est\u00e1 operacional, podendo ser utilizado em diversas aplica\u00e7\u00f5es, como rea\u00e7\u00f5es termoqu\u00edmicas para produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio e g\u00e1s de s\u00edntese (mistura de hidrog\u00eanio e mon\u00f3xido de carbono, com alto valor energ\u00e9tico); pesquisa de catalisadores para otimizar rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas; fundi\u00e7\u00e3o de metais e outros materiais que demandam temperaturas elevadas; testes em fornos solares para processos industriais etc.<\/p>\n \u201cNosso simulador utiliza oito l\u00e2mpadas de arco de xen\u00f4nio de alta temperatura. A luz emitida \u00e9 refletida por um conjunto de espelhos parab\u00f3licos, que geram feixes de radia\u00e7\u00e3o colimados, ou seja, com raios paralelos. Esses feixes incidem em um segundo conjunto de espelhos parab\u00f3licos, para serem concentrados em um ponto focal comum, permitindo a simula\u00e7\u00e3o de condi\u00e7\u00f5es solares intensas dentro do laborat\u00f3rio. O principal objetivo de criar esse \u2018sol artificial\u2019 \u00e9 viabilizar experimentos controlados em ambientes fechados, superando a depend\u00eancia da radia\u00e7\u00e3o solar natural, que est\u00e1 sempre sujeita ao ciclo diurno e a varia\u00e7\u00f5es clim\u00e1ticas\u201d, conta o pesquisador\u00a0Jos\u00e9 Roberto Sim\u00f5es Moreira<\/a>, professor titular da Poli-USP, coordenador do Sisea e principal respons\u00e1vel pelo trabalho em pauta.<\/p>\n As rea\u00e7\u00f5es ocorrem em um reator termoqu\u00edmico baseado no conceito de \u201ccavidade negra\u201d, instalada no foco comum dos espelhos refletores, na qual a radia\u00e7\u00e3o concentrada \u00e9 absorvida, podendo atingir temperaturas capazes de superar 2 mil \u00b0C. Essas condi\u00e7\u00f5es s\u00e3o ideais para a realiza\u00e7\u00e3o de rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas espec\u00edficas, como a produ\u00e7\u00e3o de g\u00e1s hidrog\u00eanio por processo de oxirredu\u00e7\u00e3o de metais. Nesse caso, isso se d\u00e1 em duas etapas: na primeira, um metal \u00e9 oxidado na presen\u00e7a de vapor d\u2019\u00e1gua, liberando o g\u00e1s hidrog\u00eanio; na segunda, o metal oxidado \u00e9 reduzido para reutiliza\u00e7\u00e3o, fechando o ciclo. Alternativamente, o equipamento possibilita produzir tamb\u00e9m o g\u00e1s de s\u00edntese, por meio da rea\u00e7\u00e3o do metano (CH\u2084) com vapor d\u2019\u00e1gua (H2O), gerando mon\u00f3xido de carbono (CO) e hidrog\u00eanio (H\u2082), um processo amplamente utilizado na ind\u00fastria. Outras rea\u00e7\u00f5es tamb\u00e9m podem ocorrer, envolvendo como mat\u00e9ria-prima a biomassa, por exemplo.<\/p>\n Sim\u00f5es informa que o principal diferencial do novo simulador da Poli-USP em rela\u00e7\u00e3o a outros equipamentos do g\u00eanero \u00e9 o emprego de espelhos parab\u00f3licos secund\u00e1rios. \u201cEles refletem os raios colimados para o foco do espelho parab\u00f3lico mestre, possibilitando condi\u00e7\u00f5es mais realistas para os testes de laborat\u00f3rio e eventuais aplica\u00e7\u00f5es em ambientes externos, ao contr\u00e1rio do que ocorre com os refletores elipsoidais tradicionais\u201d, afirma.<\/p>\n Medidas especiais de seguran\u00e7a foram adotadas para garantir a integridade dos operadores. Para evitar riscos de explos\u00e3o de l\u00e2mpadas, uma placa associada a um sistema de resfriamento mant\u00e9m a temperatura do sistema dentro de uma faixa segura. <\/p>\n Al\u00e9m disso, cada l\u00e2mpada \u00e9 protegida por uma janela de vidro frontal que bloqueia a exposi\u00e7\u00e3o acidental a emiss\u00f5es ultravioleta e, em caso de explos\u00e3o, impede que os detritos voem. Um sistema de travamento possibilita a ativa\u00e7\u00e3o e desativa\u00e7\u00e3o das fontes de luz externamente \u00e0 sala de testes. E cada l\u00e2mpada \u00e9 controlada de forma individual, permitindo ajustar a quantidade de irradia\u00e7\u00e3o no alvo conforme necess\u00e1rio. Adicionalmente, todo o conjunto est\u00e1 instalado em uma sala dotada de um sistema de intertravamento de forma que, se algu\u00e9m adentrar na sala durante a opera\u00e7\u00e3o, todo o conjunto de l\u00e2mpadas \u00e9 desligado. Pois a exposi\u00e7\u00e3o \u00e0 radia\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica concentrada das l\u00e2mpadas pode ser fatal, sobretudo nas adjac\u00eancias do foco principal.<\/p>\n O estudo utilizou t\u00e9cnicas computacionais (m\u00e9todo de Monte Carlo) para rastrear os raios, simular o caminho \u00f3ptico da luz e quantificar a efici\u00eancia do sistema. As medi\u00e7\u00f5es experimentais foram realizadas com um espectrofot\u00f4metro e um sensor de fluxo de calor para determinar a pot\u00eancia t\u00e9rmica concentrada e mapear a distribui\u00e7\u00e3o.<\/p>\n \u201cO simulador j\u00e1 est\u00e1 em atividade e a pr\u00f3xima etapa \u00e9 viabilizar rea\u00e7\u00f5es termoqu\u00edmicas dentro da cavidade negra. Para tanto, nosso grupo est\u00e1 focado na pesquisa de catalisadores. Al\u00e9m disso, estamos estudando a adapta\u00e7\u00e3o da tecnologia para aplica\u00e7\u00f5es externas, utilizando diretamente a radia\u00e7\u00e3o solar em vez de l\u00e2mpadas. H\u00e1 um grande potencial de aplica\u00e7\u00f5es na ind\u00fastria e na produ\u00e7\u00e3o de combust\u00edveis limpos, vapor de \u00e1gua e ciclos t\u00e9rmicos de pot\u00eancia\u201d, sublinha Sim\u00f5es.<\/p>\n O trabalho recebeu apoio da Fapesp por meio do projeto \u201cProdu\u00e7\u00e3o de combust\u00edveis solares a partir de energia solar concentrada<\/a>\u201d. E uma primeira apresenta\u00e7\u00e3o dos resultados foi feita no artigo \u201cNovel high-flux indoor solar simulator for high temperature thermal processes<\/a>\u201d , publicado no peri\u00f3dico\u00a0Applied Thermal Engineering<\/em>.<\/p>\n<\/p><\/div>\n![\"\"](\"https:\/\/i0.wp.com\/www.agenciasp.sp.gov.br\/wp-content\/uploads\/2025\/02\/simulador2-801x1024.jpg?resize=696%2C890&ssl=1\"){kind=spacer}
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<\/figure>\nMedidas de seguran\u00e7a<\/h2>\n