LifeSolar - Tempo de vida dos principais componentes para aplicações de energia solar térmica

Enquadramento

Os coletores solares térmicos são o principal componente dos sistemas solares para produção de água quente para aplicações tais como aquecimento de piscinas, água quente sanitária ou água quente para processos industriais com temperaturas de funcionamento de 20-95ºC, bem como de sistemas solares térmicos para aplicações industriais a média temperatura (95ºC-250ºC). Estas aplicações abrangem diferentes tecnologias de coletores que vão de coletores estacionários a coletores concentradores com seguimento. Os principais componentes destes coletores são o absorsor e o refletor.

Portugal é um país com grande potencial de aproveitamento de energia solar térmica, devido ao elevado recurso solar. Este facto aliado a uma extensa linha de costa, tem um forte impacto na durabilidade dos materiais utilizados nos colectores, quer sejam metálicos ou poliméricos e, consequentemente, no seu tempo de vida útil. Alguns destes materiais são particularmente susceptíveis à corrosão/degradação, tendo em conta a conjugação dos diferentes parâmetros atmosféricos, nomeadamente os cloretos, o dióxido de enxofre, a humidade relativa e a radiação ultravioleta. Os absorsores são habitualmente constituídos por um substrato metálico onde é aplicado um revestimento (orgânico ou inorgânico), mas também podem ser integralmente em materiais poliméricos. Em coletores com cobertura os materiais elastoméricos funcionam como vedantes do coletor, sendo por isso elementos chave que garantem o tempo de vida do coletor. Os tempos de vida destes componentes são muito relevantes uma vez que condicionam se os sistemas são economicamente viáveis.

Já se realizaram estudos sobre a durabilidade de diferentes superfícies absorsoras e refletoras, assim como de vedantes. No entanto, os mecanismos de degradação em diferentes atmosferas, a correlação destes mecanismos como os ensaios de envelhecimento acelerado, assim como a validação destas metodologias para avaliação do tempo de vida útil ainda não estão devidamente estudados.

O projeto “DURASOL - Durabilidade de Colectores Solares Térmicos” (financiado no âmbito do PO Lisboa) foi iniciado em 2013, com o objetivo de dar ao LNEG capacidades em áreas de investigação interdisciplinares, e melhoria das infraestruturas laboratoriais que permitam a participação num curto e médio prazo em projetos de investigação europeus e internacionais no domínio da durabilidade de materiais para sistemas solares térmicos com particular enfoco nos absorsores e na sua durabilidade em ambientes marítimos. O projeto contou com o apoio de fabricantes de coletores solares térmicos (CST) e de um fabricante de tintas.

Decorrido mais de metade do projeto, já estão consolidadas as infra-estruturas laboratoriais e toda a metodologia experimental está a decorrer como proposto. Estão a ser recolhidos e tratados os dados experimentais com o objetivo de aquisição de novos conhecimentos sobre os mecanismos de degradação, desempenho térmico, fiabilidade e durabilidade dos materiais em atmosferas com diferentes categorias de corrosividade, sendo crucial garantir a sua continuidade.

No âmbito do referido projeto foi também considerado o desenvolvimento de uma tinta seletiva com boas propriedades absorsoras em parceria com uma empresa de tintas (Hempel). Os primeiros resultados são promissores, mas necessitam de optimização.

O Projeto

O presente projeto concentra-se em aspetos de avaliação do tempo de vida dos componentes chave de coletores para baixas e médias temperaturas. Estes componentes são os absorsores, os refletores e os vedantes.

Os objetivos do projeto são:

- Estabelecer a correlação dos mecanismos de degradação dos componentes-chave dos coletores solares térmicos (CST), ou seja, absorsores, refletores e vedantes, em exposição natural com os ensaios de envelhecimento acelerado;

- Desenvolvimento e validação de metodologias de ensaio de envelhecimento acelerado para a qualificação dos componentes;

- Avaliação da vida útil de absorsores, refletores e vedantes considerando duas categorias de corrosividade atmosférica (média e muito alta);

- Incrementar a estabilidade de uma tinta seletiva para aumentar a sua vida útil como revestimento seletivo para CST e para outras aplicações de energia solar (fachadas de edifícios, bombas de calor assistidas por energia solar);

- Transferência de conhecimento e aumento da oferta de serviços laboratoriais para as empresas que produzem os componentes e CST para estimular a internacionalização e um mercado de energia solar térmica mais confiável.

Apoio

O projeto promovido pelo LNEG – Laboratório Nacional de Energia e Geologia, I.P em parceria com a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa e a Hempel Portugal Lda conta com o apoio do COMPETE 2020 no âmbito do Sistema de Apoio à Investigação Cientifica e Tecnológica, envolvendo um investimento elegível de 202 mil euros o que resultou num incentivo FEDER de cerca de 151 mil euros.