Abordagem científica de dispositivos para rastreamento solar passivo com dilatação térmica metálica

Abstract

As energias renováveis vêm se tornando cada dia mais relevantes em nossa sociedade devido a importância dada a preservação ambiental do planeta. Uma das principais energias alternativas é a energia solar, onde está atua por meio de painéis fotovoltaicos. Com o avanço das pesquisas nesta área, foram desenvolvidos meios de movimentar este painel ao longo do dia para aumentar a eficiência energética e assim o ganho de energia sola. Com esta perspectiva, este estudo teve como objetivo desenvolver uma pesquisa para propor um rastreador solar de um grau de liberdade de caráter inovador, onde seu funcionamento seria por meio da dilatação linear de um material metálico. Inicialmente foram expostas amostras de aço, alumínio e latão em cor natural e pintado de preto fosco para verificar se haveria diferencia de variação de temperatura. Com isso foram adotadas três metodologias, o primeiro com uma espiral metálica, o segundo com um fio de bronze helicoidal e por último foram realizados experimentos com uma lâmina bimetálica sob a forma de termômetro. Após os experimentos realizados as três metodologias notou se que a espiral metálica não se deslocou pois sofreu um evento de enrugamento nas voltas, não permitindo a dilatação na última espira, o fio de bronze helicoidal teve sua dilatação no sentido radial e não no longitudinal como esperado, assim não houve deslocamento em sua última volta e com o experimento com a lâmina bimetálica sob forma de termômetro, foi possível visualizar e relacionar a variação de temperatura com ângulos trigonométricos, sendo o maior valor obtido de 92 graus, onde a lâmina estava exposta com uma chapa de latão de cor natural e dentro do vidro comum. Por último, foi realizado também um experimento para verificar se esta dilatação poderia deslocar uma massa de 1,8 gramas, e teve se um resultado positivo, ou seja, o termômetro especificado deslocou a massa estipulada. Ao fim, concluiu se que a proposta é de fato inovadora, de acordo a bibliografia pesquisa e com as variações obtidas e a massa deslocada seria possível destinar o mecanismo para painéis solares por meio de ajustes de escala.

Renewable energies are becoming more relevant every day in our society due to the importance given to environmental preservation of the planet. One of the main alternative energies is solar energy, which operates through photovoltaic panels. With the advancement of research in the area, means of moving this panel throughout the day were developed to increase energy efficiency and consequently gain solar energy. With this perspective, this study aimed to develop research to propose a solar tracker with an innovative degree of freedom, where its operation would be through the linear expansion of a metallic material. Initially, samples of steel, aluminum and brass were displayed in natural color and painted matte black to check whether there was a difference in temperature variation. With this, three methodologies were adopted, the first with a metallic spiral, the second with a helical bronze wire and finally experiments were carried out with a bimetallic blade in the form of thermometer. After the experiments carried out using the three methodologies, it was noted that the metallic spiral did not move as it suffered a wrinkling event in the turns, not allowing expansion during the last spiral, the helical bronze wire had its expansion in the radial direction and not in the longitudinal direction as expected, so there was no displacement in its last turn and with the experiment with the bimetallic blade in the form of a thermoeter, it was possible to visualize and relate the temperature variation with trigonometric angles, with the highest value obtained being 92 degrees, where the blade was exposed with a natural colored brass plate and inside common glass. Finally, an experiment was also carried out to check whether this expansion could displace a mass of 1.8 grams, and there was a positive result, that is, the specified table displaced the stipulated mass. In the end, we concluded that the proposal is indeed innovative, according to the bibliography researched and with the variations obtained and the displaced mass, it would be possible to allocate the mechanism to solar panels through scale adjustments.