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Técnico Solar Boat

IV. Laminação dos Painéis Solares para o SR03

IV. Laminação dos painéis solares para o SR03

A laminação dos nossos próprios painéis é um desejo que já nos acompanha desde cedo. No entanto, devido à falta de recursos, nunca foi possível concretizarmos esse desejo. Uma vez que pretendemos ser uma equipa cada vez mais autónoma e independente, na temporada passada desenvolvemos um laminador, fazendo com o desejo de termos painéis solares laminados pela equipa fosse possível.

Deste modo, a nossa área de Sistemas Elétricos desenvolveu um laminador composto por uma mesa com as seguintes camadas: isolante, manta térmica e placa de alumínio. A dimensão do laminador é limitada pela dimensão da manta térmica, que é de 1 m x 1,5 m, apresenta uma potência de 7.000 W e uma temperatura máxima de 170 ºC.

O processo de desenvolvimento dos painéis solares é constituído, essencialmente, por duas etapas:

– a disposição e soldadura das células

– laminação do painel

Deste modo, começa-se por dispor as células nas posições pretendidas, definindo o tamanho que o painel terá. Posteriormente, procede-se à laminação de todo o painel. Este é constituído por 5 camadas: backsheet, encapsulante (POE), células, encapsulante e frontsheet. O encapsulante é o material que vai permitir a adesão entre a backsheet/frontsheet e as células.

O processo de laminação envolve altas temperaturas e vácuo sobre o painel. De forma a testar o laminador, procedeu-se pela primeira vez à laminação de uma só célula. Durante o processo utilizaram-se temperaturas de 120ºC.

Devido ao facto de a laminação ter corrido da melhor forma, o próximo passo será a laminação de um pequeno conjunto de células. Só depois deste teste é que passaremos à laminação dos nossos painéis, a colocar no barco São Rafael 03!

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III. Artigo do Técnico Solar Boat

III. Design do Casco SR03

Um dos primeiros passos no dimensionamento de um novo protótipo solar é o design do casco. Para tal, a nossa área de Design e Compósitos teve em consideração todo o conhecimento que adquirimos no design e construção dos antigos protótipos solares, o SR01 e o SR02.

Inicialmente, foi feita alguma pesquisa teórica para determinar o tipo de casco mais adequado para as nossas competições. Com a implementação dos hydrofoils, concluímos que um casco de deslocamento é o mais eficiente, considerando as velocidades que pretendemos atingir com o casco na água.

Para o dimensionamento do casco, foi também necessário definir alguns objetivos para este protótipo. Temos o intuito de reutilizar o atrelado construído por nós, de forma a conseguirmos circular com os nossos barcos na via pública. Assim sendo, tivemos que ter em consideração as dimensões do atrelado: o SR03 não poderia ter mais do que 6,3m de comprimento, nem 2m de largura (considerando o convés).

Para além disso, outro objetivo deste protótipo é a sua acessibilidade ao resto dos sistemas elétricos e mecânicos. Certos compartimentos do casco, como é o caso do compartimento estanque a ré do piloto, são utilizados com muita frequência para a implementação dos sistemas do barco – portanto, a popa do protótipo nunca poderia ser muito larga, para que o acesso ao compartimento seja facilitado. No entanto, o convés tem de ter área suficiente para implementar os painéis solares necessários.

Adicionalmente, temos também a obrigatoriedade de seguir as normas impostas pelo regulamento das competições em que pretendemos competir. Estas definem alguns parâmetros da estabilidade do barco e também o dimensionamento dos componentes que vão estar equipados no protótipo, como é o caso dos painéis solares.

Por fim, o último fator que influencia bastante o design do protótipo – a sua construção! Para este protótipo, tivemos a possibilidade de ter o molde macho do casco maquinado numa CNC com 7 eixos na Composite Solutions, o que tornou possível a modelação de uma geometria mais complexa para este protótipo. O mesmo não seria possível caso o molde tivesse que ser maquinado por nós, na CNC de 3 eixos existente no Instituto Superior Técnico, como foi o caso do protótipo anterior, o SR02.

Por fim, a última fase foi a otimização da geometria do casco e das suas superfícies. Foram feitas algumas análises CFD para otimizar as mesmas e também análises hidrostáticas para obter estimativas prévias da estabilidade do protótipo tendo em conta os pesos inseridos do barco. Após várias iterações, concluímos o design final pretendido!

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Objectivos e Planeamento da Época 20/21 - Técnico Solar Boat

II. Objetivos e Planeamento da Época 20/21

O planeamento da época 20/21 do TSB foi baseado em dois grandes objetivos: a conclusão do primeiro protótipo a hidrogénio, SM01, e a construção do SR03, com o objetivo de alcançar a melhor classificação de sempre no “Monaco Solar & Energy Boat Challenge” , que se realizará em Julho.

O SM01 começou a ser dimensionado ainda em 2019, exigindo um grande trabalho de pesquisa por parte do departamento de Propulsão a Hidrogênio. O primeiro objectivo foi dimensionar a PEM Fuel Cell, que deveria ser capaz de produzir potência suficiente para vencer a força de arrasto produzida pelos flutuadores e superar a potência produzida pelas restantes equipas, 5kW. O segundo objectivo, mais difícil de concretizar, prendeu-se com dimensionar todos os sistemas que garantem o controlo e o correto funcionamento da PEM Fuel Cell, como são o sistema de cooling, a admissão do hidrogénio e do ar, ou seja, o Balance Of Plant. Para esta nova temporada pretendemos dois grandes avanços tecnológicos: a construção de uma Fuel Cell e a construção de uma estação de produção de hidrogénio.

O outro grande objetivo deste ano é a construção do SR03 com vista a ser mais robusto, eficiente e mais rápido que o SR02. Para tal, o planeamento da sua construção começou na época 19/20, com o dimensionamento do casco e a realização de testes em computador para otimizar o seu rendimento. Para obtermos a robustez desejada, optámos por modificar o design do casco face ao SR02, sendo agora mais forte e que permitirá obter velocidades maiores. À semelhança do protótipo anterior, este também terá implementado os hydrofoils (pequenas asas que permitem que o casco não esteja em contacto com a água, diminuindo o atrito e aumentando o rendimento), com a alteração de serem em fibra de carbono em vez de alumínio.

Posto isto, fizemos o planeamento da temporada, desde o dimensionamento de protótipos, até a angariação de patrocinadores que nos possam ajudar a crescer. Durante o processo de planeamento teve-se em consideração as condicionantes da pandemia, que apesar de nos limitarem de estarmos a trabalhar presencialmente, não nos limita a ambição e o desejo de melhorar! Planeamos um recrutamento maior e mais intenso, onde procuramos novos membros motivados para aprender e dar o seu contributo ao projeto.

Nas próximas rubricas vamos partilhar ao detalhe as várias fases da concepção tanto do SR03 como do SM01!

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I. Introdução - Técnico Solar Boat

I. Introdução – Técnico Solar Boat

O Técnico Solar Boat foi fundado em 2015 e atualmente é constituído por cerca de 50 estudantes, maioritariamente do Instituto Superior Técnico, cujo objetivo passa por desenvolver embarcações de competição movidas a energias renováveis.

Desde da sua data de fundação, o TSB já desenvolveu dois protótipos movidos a energia solar, designados por São Rafael 01 e 02, e encontra-se nesta época focado e empenhado na construção da terceira embarcação solar, SR03, com a ambição de alcançar cada vez melhores resultados.

Além disso, o TSB decidiu agarrar um grande desafio e começou a desenvolver o seu primeiro protótipo movido a hidrogénio, o São Miguel 01.

Estes protótipos têm como principal objetivo a participação em competições internacionais, que têm lugar no Mónaco e na Holanda. Durante as várias temporadas, o TSB participou em diversas edições sendo de realçar que em 2019 alcançou a sua melhor classificação de sempre com o incrível segundo lugar na competição ‘Monaco Solar & Energy Boat Challenge’.

Na época passada, a competição realizou-se com contornos distintos, de forma virtual onde a equipa teve a oportunidade de discutir os novos conceitos implementados nos seus processos de trabalho, tais como: a produção de hidrogénio verde e da sua própria fuel cell. A equipa portuguesa arrecadou o prémio inovação, destacando-se por entre as onze equipas de todo o mundo em competição.

Sem a possibilidade de demonstrar o trabalho feito ao longo da época numa competição, o TSB teve-se que adaptar e organizou a primeira edição do evento ‘Odisseia TSB’. Assim, a equipa percorreu o país de Norte a Sul, tendo realizado várias travessias desde do Douro até ao Algarve, cada uma com a sua particularidade. Acredita-se que este será um marco bastante importante na história do TSB e certamente haverá uma segunda edição mais ambiciosa!

Para esta época, 2020/2021, o grande objectivo é levar as duas embarcações, a solar e a movida a hidrogénio, às competições no Mónaco, procurando o melhor resultado de sempre e organizar a segunda edição da Odisseia TSB, onde se vai desafiar e testar ao limite!

É com enorme alegria que a nossa equipa inicia este espaço em parceria com o Green Future AutoMagazine! Nas próximas edições será possível acompanhar de perto o trabalho que desenvolvemos!

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