AVALIAÇÃO DO USO DE NANOFLUIDO DE NITRETO DE TITÂNIO EM COLETOR SOLAR DE ABSORÇÃO DIRETA

Resumo

O desenvolvimento de tecnologias relacionadas a coletores solares térmicos é fundamental para o progresso de uma matriz energética renovável. Nesse contexto, um avanço recente foi o uso de nanofluidos plasmônicos em coletores solares de absorção direta, que utilizam o próprio fluido de trabalho como elemento absorvedor de radiação solar. O uso dessa tecnologia, entretanto, é limitado pelo elevado custo de produção dos nanofluidos compostos por metais nobres. Neste trabalho, avalia-se numericamente o desempenho de um coletor de absorção direta com nanofluido de nitreto de titânio, que possui custo reduzido em relação aos nanofluidos de metais nobres. A interação das nanopartículas com a luz solar foi investigada explorando o Método dos Elementos Finitos no software COMSOL Multiphysics. O comportamento térmico do coletor foi avaliado utilizando Método das Diferenças Finitas no software MATLAB para solucionar a equação de um balanço energético em duas dimensões. A avaliação do coletor com nanofluido de nitreto de titânio teve como parâmetros de referência os desempenhos de coletores utilizando nanofluidos de metais nobres. Os resultados mostram que as partículas de nitreto de titânio exibem um espectro de absorção mais largo que os de metais nobres, o que tem como consequência uma melhor performance dos coletores de absorção direta utilizando o material proposto. Verificou-se que a eficiência térmica do coletor com nanofluido de nitreto de titânio alcança valores de até 79%, enquanto que os coletores com partículas de ouro e prata têm eficiências limitadas a 48% e 37%, respectivamente. Dessa forma, o nanofluido de nitreto de titânio se apresenta como um material promissor para o aumento da performance de coletores solares de absorção direta.