Modelação em computador de campos de helióstatos por rastreamento de raios solares

Pereira J.C.G.; Domingos G.A.; Rosa L.G.

Informações chave

Autores:

Pereira J.C.G. (José Carlos Garcia Pereira); Domingos G.A. (Gonçalo de Almeida Domingos); Rosa L.G. (Luís Manuel Guerra da Silva Rosa)

Publicado em

Junho 2024

Resumo

Neste trabalho descrevem-se, de forma sucinta mas o mais abrangente possível, as técnicas matemáticas e computacionais necessárias para fazer modelação de campos de helióstatos por rastreamento de raios solares. Começa-se por descrever um algoritmo astronómico para calcular a posição do Sol, tal como proposto pela comunidade astronómica. Seguidamente descrevem-se métodos simples para obter vectores aleatórios que tenham em conta a inclinação e a intensidade relativa dos raios solares. Seguidamente descrevem-se métodos matemáticos iterativos para calcular a orientação de um helióstato, para os três modelos habituais: Azimute-Elevação, Inclinação-Rolamento e Alvo-Alinhado. A orientação assim obtida para um helióstato é o ponto de partida para calcular, por via puramente analítica, a reflexão dos raios solares pela superfície do helióstato, qualquer que seja a sua curvatura. O problema não trivial do bloqueio e sombreamento de helióstatos por outros helióstatos é tratado de forma eficiente e elegante em simulações por rastreamento de raios, como se mostra seguidamente. Finalmente é resumidamente abordada a forma como a informação dos raios solares é recolhida pelo alvo e analisada. Os métodos aqui discutidos foram implementados e testados no nosso próprio software LAM, podendo ser utilizados para simular campos de helióstatos arbitrariamente complexos, de forma muito eficiente (com 10E8-10E9 raios, se implementados numa linguagem eficiente, como o C), com imensos graus de liberdade, permitindo estratégias de investigação muito variadas.