A demanda por energia limpa e renovável está em constante crescimento com o agravamento do quadro de mudanças climáticas, preservação ambiental e conflitos geopolíticos correlacionados com os monopólios de combustíveis fósseis. Neste contexto, a energia eólica tem se mostrado uma fonte viável de energia limpa, sustentável e com baixo impacto ambiental e projeções otimistas de crescimento da capacidade instalada no futuro. O Brasil possui uma posição privilegiada no ranking mundial de geração eólica devido às condições de vento favoráveis em certas regiões do país. Entretanto, o desenvolvimento de turbinas eólicas mais eficientes e com maior durabilidade e confiabilidade de operação enfrenta desafios importantes, principalmente para aplicações offshore. Atualmente, turbinas eólicas apresentam falhas prematuras relacionadas com fenômenos tribológicos complexos que ocorrem na interface de contato entre as partes móveis desses sistemas, afetando assim os custos de operação, manutenção, troca de componentes e preço final da energia. Em turbinas convencionais, o mancal principal e os mancais da caixa de engrenagens são geralmente de rolamentos e bastante susceptíveis a falhas. Mancais de deslizamento têm se mostrado uma alternativa viável aos mancais de rolamentos para aplicações eólicas por possuírem maior capacidade de sustentação de carga, melhor resistência ao impacto, amortecimento de vibrações, ajuste para desalinhamento e maior facilidade de montagem e manutenção. Entretanto, devido às condições severas de lubrificação características de aplicações eólicas, a utilização desses tipos de mancais não é consolidada e requer pesquisas mais avançadas para a melhor compreensão dos fenômenos tribológicos atuantes. Neste cenário, o objetivo central dessa proposta de projeto é propor avanços na fronteira do conhecimento em modelagem matemática e simulação numérica de sistemas lubrificados para a investigação de soluções tribológicas de mancais de deslizamento de alto desempenho para aplicações em turbinas eólicas, contribuindo assim para o desenvolvimento científico e tecnológico voltados para a geração de energia limpa, sustentável e com baixo impacto ambiental. (AU)

Filmes finos de perovskitas de haletos orgânico-inorgânicos tem sido amplamente investigados para aplicação em células solares e dispositivos optoeletrônicos. Em apenas 10 anos de pesquisas, a eficiência de conversão de energia (PCE) deste tipo de célula solar saltou de 3,8% para 25,2%, sendo atualmente a tecnologia de célula solar que evolui mais rapidamente. Uma das grandes vantagens das perovskitas consiste na sua deposição a partir de métodos de deposição em solução sendo que o método de blade coating apresenta grande potencial para esta aplicação devido a direcionalidade intrínseca do método que facilita a cristalização das perovskitas e a otimização de sua performance, além de viabilizar a produção de dispositivos em larga escala. No desenvolvimento das células solares perovskitas, tem se utilizado sistemas de faca de ar para promover a rápida remoção do solvente dos filmes finos depositados por blade coating, promovendo assim a nucleação e cristalização dos filmes. Neste plano de trabalho serão depositados e caracterizados filmes finos de perovskitas e derivados de carbono (óxido de grafeno, grafite, etc.) utilizando o equipamento de blade coating em desenvolvimento. Estes filmes apresentam potencial aplicação em células solares perovskitas e baterias.

Sistemas híbridos de obtenção de hidrogênio a partir da eletrólise por energia fotovoltaica (PV-EL) é muito limpo, porém economicamente inviável. Destaca-se a necessidade de desenvolvimento de novos materiais para os painéis fotovoltaicos e para os eletrodos da célula de eletrólise. A fim de satisfazer a exigência desenvolver dispositivos ambientalmente amigáveis, os eletrocatalisadores para a reação de evolução de hidrogênio precisam ser capazes de alcançar excelentes atividades e estabilidade a longo prazo, que possam operar em uma ampla faixa de valores de pH. Diante disso, o presente projeto tem como objetivo o desenvolvimento de eletrodos compósitos a base de carbono baseados em oxido de ferro ancorados em grafeno e nanotubos de carbono para a geração de hidrogênio a partir da eletrólise aquosa em meio neutro utilizando energia fotovoltaica. As nanopartículas de Fe3O4 (FeNPs) serão sintetizadas por precipitação em meio de solução de amônia, em seguida misturadas com óxido de grafeno e FMWCNTs. Os eletrodos serão preparados por drop-casting utilizando misturas com diferentes proporções das FeNPs, OG e FMWCNTs em substratos de cobre. Os eletrodos modificados serão caracterizados por MEV-FEG, EDS, TG, DSC, FTIR, Raman, e técnicas eletroquímicas, como EIS, cronoamperometria e voltametria cíclica. Os eletrodos serão avaliados quanto ao desempenho na geração de hidrogênio em um sistema híbrido, utilizando um painel fotovoltaico como fonte de corrente para a eletrólise em meio neutro.

O aumento da população mundial trás como necessidade uma maior produção de energia tornando-se este um dos maiores desafios para o século XXI. Uma alternativa sustentável é a produção de energia utilizando biomassa lignocelulósica da casca do cacau. Em 2017, 4,2 milhões de toneladas de cacau foram produzidas, deste valor, 85% é composto por rejeitos (casca do cacau, casca da amêndoa do cacau e mucilagem), assim há uma oportunidade no tratamento desses rejeitos. O tratamento da lignocelulose já vem sido pesquisado, visando formas mais eficiências de transformá-la em diversas formas de energia e combustível. Para tal, os processos utilizados envolvem tratamentos físicos, químicos e biológico, tal como uma combinação dos mesmos, que visam quebrar os mecanismos de resistência da lignocelulose e disponibilizar seus componentes em compostos mais simples. Entretanto, os tratamentos físicos e químicos demonstram custo relativamente maior, se comparado ao biológico, e também não são favoráveis ao meio ambiente, e apesar desse tratamento representar maior custo beneficio e ser mais sustentável, não tem recebido tanta atenção. Em específico, para o tratamento biológico são usados fungos (da podridão branca e parda, entre outros), tal como enzimas especificas, que são capazes de quebrar a estrutura da lignocelulose. Diante do exposto, o objetivo deste projeto será desenvolver um método ágil e eficaz para o tratamento da casca do cacau visando a produção de biocombustível, de forma sustentável e economicamente viável.

As microrredes são sistemas que integram energias sustentáveis que podem operar de forma conectada ou desconectada à rede elétrica principal. Tradicionalmente, as microrredes operam com fontes de energia distribuída (distributed energy resources, ou DERs) do tipo fotovoltaica, eólica, sistemas de armazenamento e geração térmica. Os padrões de geração renovável nas microrredes são altamente intermitentes, criando problemas de natureza estocástica, que desafiam o controle e a confiabilidade do sistema em tempo real. Nesse contexto, é necessária a detecção e processamento desses eventos dinâmicos e aleatórios que estão fora do controle humano, o que pode ser feito através de algoritmos de aprendizado de máquina e estimação de estado, para calcular e prever as condições dos componentes das microrredes nos diferentes cenários de funcionamento. Assim, a estimação de estado em microrredes é utilizada para converter as leituras dos medidores e outras informações disponíveis em uma estimativa confiável das variáveis não monitoradas, ou alternativamente pode ser usada para filtragem de ruídos e leituras sujeitas a erros grosseiros da medida. Por outro lado, o aprendizado de máquina pode ser usado para lidar com os parâmetros estocásticos das microrredes. Por exemplo, na previsão de curto prazo da energia renovável, da demanda, dos sinais do mercado elétrico, e da operação dos sistemas de armazenamento sob incerteza. Neste contexto, o objetivo deste projeto de pesquisa é desenvolver e avaliar o desempenho de algoritmos de aprendizado de máquina e de estimação de estado para executar funções essenciais das microrredes, tais como o gerenciamento energético baseado em dados (data-driven) e a previsão da geração renovável e da demanda ao curto prazo. Dois software protótipos serão desenvolvidos e testados na microrrede laboratorial da UNICAMP, especificamente na microrrede piloto LABREI, que está sendo implantada na UNICAMP através do projeto P&D MERGE - Microgrids for Efficient, Reliable and Greener Energy, através do projeto temático em andamento FAPESP 2016/08645-9 e do Centro Paulista de Estudos da Transição Energética (CPTEn) FAPESP 2021/11380-5. A microrrede piloto LABREI é único do seu tipo no Brasil, por contar com tecnologias para a análise da operação de microrredes em presença de DERs, com controle e sensoriamento digital em tempo real e sistemas de telecomunicações e aquisição de dados avançados, essenciais para a validação prática dos algoritmos propostos. (AU)

Este projeto visa desenvolver ferramentas teóricas e realizar simulações de materiais funcionais avançados para energia e spintrônica. Esta proposta pode ser dividida em subprojetos que envolvem: (i) caracterizar e projetar materiais funcionais relevantes para a próxima geração de tecnologias de baterias de metal-lítio de estado sólido, focalizando na interface eletroquímica; (ii) contribuir para o desenho racional de novos materiais magneticos com potencial aplicac'ao em spintronica e magnônica, através do estudo das propriedades eletrônicas, estruturais e magnéticas de sistemas complexos, como skyrmions, além do (iii) estudo de Perovskitas com propriedades multiferróicas, aplicações em eletrônica molecular e materiais para energia, os quais podem incidir em novas fontes de energia limpa, maior capacidade de armazenamento e processamento de dados, e com baixos consumos de energia. Neste âmbito, materiais fotovoltaicos ou fotoelectroquimicos se apresentam como bastante promissores para tecnologias de um "futuro verde" sendo que o controle das instabilidades de rede em estruturas por camadas derivadas de Perovskitas oferece uma solução inspiradora em direção a materiais eficientes para a utilização de energia solar. Utilizaremos ferramentas teóricas de pesquisa em áreas interdisciplinares através de aplicações de Mecânica Quântica nas áreas de Física/Química e Física/Engenharia de Materiais. Todas as investigações serão realizadas usando métodos ab initio baseados na teoria funcional de densidade, combinados com a teoria da multi-configuração e cálculos avançados de espectroscopia, no caso de baterias, ou com simulação dinâmica de spin para os estudos de energia verde em novos materiais magnéticos. (AU)

Criação de um repositório de dados linguísticos, culturais, etnográficos para o projeto "Energia limpa, vida sustentável: fomento à educação escolar, à transmissão de práticas tradicionais e à geração de renda entre os povos indígenas do Baixo Oiapoque e MapueraTrombetas-Nhamundá (Calha Norte)". A atividade será desenvolvida ao longo de dois anos, considerando a execução de 5 etapas, que podem ser executadas em paralelo ao longo de todo o projeto. São elas: 1. coleta e preparação dos dados, 2. Documentação e divulgação dos resultados do projeto, 3. Capacitação e treinamentos, 4. Edição de materiais, análises e criação de metadados e 5. Espelhamento da coleção em acervos digitais de parceiros e ajustes de regras e políticas de acesso e assinatura de termos de salvaguarda entre instituições.A bolsista aplicará metodologia que desenvolveu em projetos anteriores - no Museu Goeldi e Museu do Índio - para a otimização de processos e analisará a necessidade de desenvolver novas metodologias; definirá os padrões e nomenclaturas que serão utilizados na organização dos materiais; realizará a pesquisa junto a parceiros e acervos atuais para classificação de conteúdos e por fim intermediará e executará as atividades de análise da integridade, consistência e validação dos dados das coleções. Para isso, utilizará equipamentos que serão adquiridos pelo projeto, como o storage NAS que utiliza tecnologia de redundância de dados, com sistema RAID 6; computadores voltados para edição de multimidias; smartphones, filmadoras e gravadores para captura de materiais. Tudo com suporte de tecnologia para proteção contra variações da energia elétrica. Serão mais de 20 terabytes de espaço de armazenamento destinado a receber e replicar dados primários, secundários, entre outros. Considerando a volatilidade de dados digitais, o projeto prevê também o espelhamento das coleções estruturadas em acervos digitais de institutos parceiros. Além destas atividades a bolsista irá apoiar a gestão do projeto nas atividades de elaboração de prestação de contas. (AU)

A TECCER vem investindo esforços em uma nova área de inovações de novos materiais para baterias avançadas. Por meio da absorção de conhecimentos desenvolvidos por pesquisadores de grupos de P&D em baterias nas Universidades e Institutos de Ciência e Tecnologia, a TECCER está desenvolvendo rotas piloto de produção de novos materiais para diferentes aplicações em sua mini planta piloto instalada para a produção de materiais ativos de PbC - Supercapacitor, voltadas à indústria nacional de bateria de chumbo ácido. Estes novos materiais ativos, aplicados tanto para as placas negativas como para as positivas, permitem que as baterias funcionem em estágio parcial de carga como aumento da vida útil, necessário para as novas demandas em baterias avançadas acopladas a energias renováveis. Esses materiais também aumentam a aceitação de carga das baterias de chumbo ácido necessária para o uso em sistemas de freios regenerativos dos novos carros híbridos que serão lançados no Brasil. Para a produção desses novos materiais, a TECCER utilizará a rota da incorporação de nanocompósitos com base em carbono e óxido de nióbio. Esses novos materiais ativos evitam a sulfatação das placas negativas com consequente aumento da sua vida útil, aumentam consideravelmente a aceitação de carga para demandas conhecidas como cargas rápidas, com melhor eficiência energética por meio do aumento da área eletroquimicamente ativa, e agem como um supercapacitor. São vários os desafios para as rotas de desenvolvimentos, entre eles: i) eliminar contaminantes metálicos na superfície do carbono; ii) sintetizar grupos funcionais de superfície; iii)aumentar os sobre potenciais de evolução de hidrogênio; iv) aumentar a condutividade eletrônica da massa ativa; v) aumentar a capacitância; vi) aumentar os tamanhos dos poros no carbono; vii) melhorara afinidade do carbono pelo chumbo; viii) avaliar a interação com o componente orgânico da mistura do expansor em placas negativas; iv) avaliar a molhabilidade pela solução eletrolítica aquosa; x) aumentara área eletroquimicamente ativa. O problema relatado desses novos materiais ativos com carbonos nanométricos é o aumento da evolução de gás H2, especialmente na placa negativa. Sendo assim, uma etapa importante do desenvolvimento é a adição de nanopartículas de óxidos metálicos inibidores dessas reações indesejáveis, como, por exemplo, os de nióbio. Esses materiais podem ainda exibir 'Pseudocapacitância' e participar nos processos eletroquímicos para gerar incrementos na interação química entre o chumbo e o nanocarbono. A TECCER usará a estratégia de desenvolver esses produtos de tal forma que possam ser adaptados à produção latino-americana de baterias, com o propósito de abrir o mercado nacional tanto para a venda de aditivos como para transferências tecnológicas. A viabilidade técnica e econômica dos nanocompósitos a base de PbO e Grafeno nanométricos foi comprovada, e os resultados informados no relatório da Fase I anexado no sistema Sage. Este projeto apresenta a continuidade da pesquisa e desenvolvimento com o aprofundamento da patente multi eletrodo e as atividades para levar a escala os nanocompósitos como aditivos para baterias chumbo carbono. Também está sendo enviado plano de comercialização com estratégias de mercado. (AU)

Este projeto se coloca a seguinte pergunta: de que forma a energia elétrica limpa pode impactar a vida de populações indígenas? Por meio dessa questão norteadora, o projeto será desenvolvido em duas regiões distintas da Amazônia Brasileira: a região do baixo rio Oiapoque, no estado do Amapá, que comporta as Terras Indígenas Uaçá, Juminã e Galibi; e a região da Calha Norte, especificamente as áreas referentes às Terras Indígenas do Trombetas-Mapuera e Nhamundá-Trombetas. O projeto tem como problema central as precariedades relativas ao acesso à energia limpa, as quais dificultam o cotidiano das populações indígenas destas regiões, limitando as possibilidades de produção de recursos para o acesso a bens que estão, há tempos, incorporados à vida nas aldeias. Tendo a energia elétrica como fundamento, a proposta abordará a questão da geração de renda com foco na produção de artefatos (cestaria, cerâmica, trabalhos com miçanga e sementes, entre outros) tanto para uso dentro das comunidades como para sua venda. Acrescente-se que, o implemento da energia elétrica é aqui entendido como um subsídio fundamental para uma produção econômica que associe saberes tradicionais à educação escolar formal e à agregação de valor aos objetos comercializados. Em suma, este projeto se estrutura num tripé constituído por: 1) geração de energia elétrica sustentável; 2) fomento a cadeias produtivas de artefatos; e 3) relação entre o conhecimento indígena e não indígena. Por fim, o projeto foi concebido a partir da demanda dos povos indígenas das regiões aqui contempladas e se estrutura de forma interdisciplinar e colaborativa. (AU)

Os efeitos do aquecimento global têm evidenciado a necessidade de desenvolvimento e aprimoramento de fontes de energia ecologicamente corretas, como as células solares. Nesse contexto, as células solares de perovskita (PSCs) têm recebido atenção principalmente devido à sua alta eficiência de conversão de energia próxima às células solares de silício (25,7 vs 26,1%), baixo custo de preparação e propriedades versáteis. Para obter PSCs altamente eficientes, o recozimento térmico é necessário para completar a cristalização e minimizar os defeitos na camada de perovskita. A desvantagem deste processo é a criação de deformação (de compressão ou tração) na estrutura da perovskita devido ao descasamento entre o coeficiente de expansão da perovskita e do substrato. A tensão afeta várias propriedades, como estabilidade, bandgap, condutividade em massa, energia de formação de vacâncias de haletos, vida útil da fotoluminescência e energia de ativação da migração de íons. Em geral, a tensão compressiva tem sido relatada como benéfica. No entanto, há uma falta de compreensão da influência da deformação durante a operação de uma célula solar, o que pode ser fundamental para uma compreensão mais precisa desse efeito em dispositivos da vida real. Neste projeto, propomos investigar o comportamento da deformação em perovskita sob condições operando (temperatura, luz e polarização) para entender melhor esse efeito nas propriedades da perovskita, principalmente usando microscopia de difração de raios X de campo completo (FFXDM) para mapear a deformação e obter informações espacialmente resolvidas. Os experimentos operando serão realizados usando um chip de aquecimento projetado no LNLS e adaptado para uso na linha de luz ID01/ESRF na instituição anfitriã. Esta investigação pode contribuir fortemente para o desenvolvimento tecnológico de PSCs e acelerar sua comercialização. (AU)