INIESC

INIESC - Infraestrutura Nacional de Investigação em Energia Solar de Concentração

Esta infraestrutura tem o seu foco na conversão térmica de energia solar a média/alta temperaturas e tem por objetivo o desenvolvimento de tecnologias para Energia Solar de Concentração.

A INIESC integra duas instituições: a Universidade de Évora (Cátedra Energias Renováveis) e o Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG) e compreende, nas suas unidades de energia solar a experiência e infraestruturas mais importantes disponíveis em Portugal nesta área.

Os objetivos incluem integrar as iniciativas mais proeminentes de I&D Europeias na gestão destas infraestruturas. A criação da INIESC permite um quadro ideal para as atividades já em desenvolvimento por ambos os parceiros na parte laboratorial (materiais e combustíveis solares), de infraestruturas (concentradores solares, testes de laboratório), na tecnologia (desenvolvimento de conceitos foco linear) e na capacitação (oferta letiva completa).

Com ênfase no desenvolvimento de sistemas de concentração, a infraestrutura aborda diversos campos com vista à aplicação desses sistemas, desde dessalinização de água ou energia térmica para processos industriais à produção termoeléctrica e aos combustíveis solares, com promoção de transferência de tecnologia para a indústria, permitindo assim uma abordagem holística ao processo de desenvolvimento de produto.

Numa primeira etapa, a operação desta infraestrutura envolve a estreita cooperação entre a Universidade de Évora (Cátedra Energias Renováveis) e o LNEG, aproveitando os conhecimentos, equipamentos e instalações experimentais complementares existentes em ambas as instituições. Esta cooperação alargar-se-á a outras instituições de investigação em Portugal, sempre que forem identificadas sinergias que facilitem a realização dos objetivos gerais.

Visão

A INIESC está focada na conversão térmica da energia solar a médias / altas temperaturas, e visa o desenvolvimento de tecnologias de concentração de energia solar. Olhando para desenvolvimento de tecnologia como um processo que conduza a produtos e soluções comerciais​​, como objetivo inclui diferentes perspectivas:

• Desenvolvimento conceptual, através do estudo de novas soluções ópticas capazes de eficiências de conversão mais elevadas a diferentes temperaturas (e aplicações), não perdendo de vista a preocupação final sobre aspectos práticos como a facilidade de produção e dos custos;
• Apoio à indústria, quer na concepção de novos conceitos ou em trazer o suporte da engenharia na fase de desenvolvimento do produto, bem como sobre a criação do quadro de infraestrutura científica e permitindo um processo de avaliação de desempenho e certificação do produto;
• O estudo e desenvolvimento de aplicações a diferentes temperaturas de operação, incluindo a demonstração de soluções logísticas integradas abordando diferentes necessidades e mercados;

Capacitação, quer através da formação de jovens investigadores, quer através da criação de cursos de formação que abordam os conceitos de engenharia relacionados a diferentes níveis.

Objetivos

Após os muitos desenvolvimentos e tecnologias maduras no mercado para a produção de calor de baixa temperatura (por ex. Águas Quentes Sanitárias), as tecnologias de concentração solar, alcançam a conversão térmica da radiação solar a temperaturas cada vez mais elevadas e constituem uma área de I&D em expansão. Representam uma forte promessa para uma série de novas aplicações, tais como: calor de processo para a indústria, refrigeração solar, a dessalinização, a produção de electricidade, combustíveis solares, processamento de materiais, etc. Este campo aproxima mercados ainda por explorar, a todos eles faltando ainda tecnologias maduras e comercializáveis.

Além de operar a temperaturas mais elevadas para muitas destas aplicações, os módulos concentradores tendem a ser bastante maiores do que os colectores de baixa temperatura mais convencionais. Por outro lado, as especificidades de tais sistemas ópticos que concentram levantam uma série de questões importantes quando se trata de testes padronizados.

Em suma, isto significa que tanto o setor necessita de novas instalações de ensaio ao ar livre com capacidade para acomodar os tamanhos, as temperaturas e os requisitos técnicos desses módulos, como ao mesmo tempo é necessário um esforço de adaptação das normas de ensaio às suas especificidades.

Ciente dos desafios científicos e oportunidades que se reúnem, o principal objetivo da INIESC assenta no desenvolvimento colectores solares de concentração e suas aplicações, de forma a permitir a operação nas gamas de temperaturas médias (100ºC <T< 250ºC) e altas (T> 250ºC).

Baseando ainda a sua filosofia numa forte componente de transferência de tecnologia, a INIESC explora e desenvolve as condições para oferecer à indústria (e outros parceiros de I&D) uma ampla gama de suporte no desenvolvimento conceptual e teste experimental de concentradores solares, bem como sobre a avaliação e demonstração de aplicações possíveis e inovadoras.

Não negligenciando importantes tecnologias complementares (por exemplo, armazenamento), e a importância da capacitação na formação de novos investigadores e profissionais, os objectivos científicos da INIESC estão focadas nos seguintes tópicos:

• Desenvolvimento de concentradores de foco linear e parabólicos para abordagem de aplicações específicas;
• Padronização e procedimentos experimentais de caracterização ópticas e térmicas;
• Desenvolvimento, avaliação e demonstração de aplicações de temperaturas médias (aplicações de calor de processo, dessalinização, refrigeração, combinação de calor e energia);
• Avaliação e demonstração de aplicações de alta temperatura (CSP, combustíveis solares);
• Armazenamento de energia (térmica, termoquímica e elétrica).

Plano de Ação

O plano de ação de seis anos definido para a INIESC desenvolve-se em torno de 8 áreas estratégicas, cada uma delas voltada para o desenvolvimento de soluções inovadoras que abordem as necessidades identificadas, tanto da indústria e do mercado. Este plano inclui ainda temas transversais relacionados com as actividades de formação e divulgação.

A1  – Concentradores solares para conversão térmica da radiação solar (Líder: Univ Évora)

A2  – Métodos padronizados e ensaio experimental de concentradores solares (Líder: Univ Évora)

A3  – Armazenamento de Energia Solar (Líder: Univ Évora)

A4  – Combustíveis solares (Líder: LNEG)

A5  – Aplicações e demonstração do sistema (Líder: LNEG)

A6  – Materiais e componentes solares (Líder: LNEG)

A7  – Promoção e divulgação (Líder: LNEG)

A8  – Formação e Capacitação (Líder: Univ Évora)

Projetos

• UE- SOLARIS – “European Distributed Large Scale Research Infrastructure for CST technologies”, FP7 Grant Agreement 312.833.
• STAGE-STE – Scientific and Technological Alliance for Guaranteeing the European Excellence in Concentrating Solar Thermal Energy” FP7 IRP Grant Agreement 609837
• SFERA III, “Solar Facilities for the European Research Area: Phase III” ,H2020, Grant Agreement 823.802.
• IEA SHC Task 49 / SolarPACES Anexo IV – “Heat Processo Solar para Produção e Aplicações Avançadas”.
• Heating and Cooling (Programa Agência Internacional de Energia – Solar).

Serviços

Desenvolvimento de produtos

Desenvolvimento de conceitos e otimização de projetos, consultoria na seleção de materiais, simulação de pré-protótipos e testes de protótipos de sistemas solares de concentração adequados a temperaturas de operação específicas e / ou aplicações de calor. O processo de desenvolvimento de produtos inclui engenharia de sistemas (circuitos hidráulicos, acessórios, etc.), o desempenho do sistema e avaliação da eficiência. Pode ainda prestar serviços de parceiros da industria (sob um contrato direto ou sob uma base de consórcio I&D).

Consultoria de Engenharia

Consultoria para a indústria de transformação em engenharia de sistemas, seleção de materiais ou avaliação do sistema e cálculos de eficiência.

Consultoria para empresas de EPC (Engenharia, Procurement e Construção) na selecção, ofertas tecnológicas, sistemas solares de medição e avaliação de rendimento experimental, estudos e análise do ciclo de vida do sistema global.

Consultoria para os promotores, bancos e companhias de seguros na análise de projetos técnicos, avaliação de responsabilidade técnica ou garantia de resultados.

Ensaios de protótipos

Caracterização experimental óptica e térmica de protótipos de concentradores solares, utilizando água sob pressão (até 220ºC) ou óleo térmico (até 350ºC) como fluidos de transferência de calor (HTF). Procedimentos experimentais, de acordo com os padrões internacionais para teste de coletores solares, fornecendo informações úteis para a certificação do produto.

O teste pode incluir acções de demonstração de tecnologia em diferentes aplicações adequadas às temperaturas de funcionamento do protótipo.

Caracterização de materiais e estudos

Um conjunto de serviços podem também ser prestados à indústria na área de materiais, com base no know-how, equipamentos e instalações existentes na INIESC relacionados com as aplicações de média e alta temperatura, tal como o design, envelhecimento de materiais, estudos de corrosão e degradação; protecção de materiais, estudos de produção de revestimentos orgânicos, metais e estudos de caracterização; caracterização óptica de superfícies ou estudos de materiais poliméricos.

Produção de combustíveis solares

A atividade de combustíveis solares permitirá à Infraestrutura de Investigação desenvolver a capacidade do desenho de reatores, onde as reações termoquímicas irão ocorrer, além de estudos das diferentes possibilidades de produção de combustíveis solares que a alta concentração de energia solar pode proporcionar. A combinação entre o conhecimento no design do reator, instalações existentes e equipamentos de caracterização de alta precisão são a base do conjunto de serviços nesta área que a INIESC pode oferecer.

Formação técnica

Além de um percurso de formação académica fornecido pela Universidade de Évora, que inclui um Programa de Doutoramento em Engenharia Mecatrónica e Energia, e cursos de Mestrado no campo da energia solar (MEES/UÉ e MIEEA / FCUL, em articulação com investigadores do LNEG), que incluem trabalhos experimentais desenvolvidos com o acesso às infraestruturas da INIESC, os serviços englobam o desenvolvimento de ações de formação para profissionais, público em geral e técnicos, em modelos de certificação profissional ou dirigidos a necessidades específicas de determinadas empresas.