TECNOLOGIA DE CONVERSÃOTECNOLOGIA DE CONVERSÃODE ENERGIA SOLAR

EMC 5486   Energias Renováveis

Jorge Gonçalves BezerraOleno Comelli de Sousa

Esta apresentação se refere ao artigo “Break-Throughs and Challenges in Solar-p ç g g gThermal Power Plant Technology” de Hans Müller-Steinhagen publicado em 2004

TECNOLOGIAS DE CONCENTRAÇÃO SOLAR

Em centrais elétricas baseadas na tecnologial é i di i id é f li dsolar térmica a radiação incidente é focalizada

por de espelhos grandes que concentram aenergia nos absorvedoresenergia nos absorvedores.

Geralmente é assumido que sistemas deGeralmente é assumido que sistemas deconcentradores solares só são econômicos paralocais com Irradiação direta acima deç1800kWh/(m²ano)

Fonte:“Break-Throughs and Challenges in Solar-Thermal Power Plant Technology”, 2004

TECNOLOGIAS DE CONCENTRAÇÃO SOLARTECNOLOGIAS DE CONCENTRAÇÃO SOLAR

Configuração de uma Central Termoelétrica Solar:g ç

(a) Geração de eletricidade

(b) Geração Combinada de eletricidade e água com reserva de energia

Fonte:“Break-Throughs and Challenges in Solar-Thermal Power Plant Technology”,2004

TECNOLOGIAS DE CONCENTRAÇÃO SOLARTECNOLOGIAS DE CONCENTRAÇÃO SOLAR

Concentradores em linha: CalhaParabólica e Calha Fresnel

Concentradores Pontuais: TorreSolar e Prato Parabólico

Fonte:“Break-Throughs and Challenges in Solar-Thermal Power Plant Technology”,2004

T C STIPOS DE CONCENTRADORES SOLARES

Destaque para a Calha Solar: Eficiência demonstrada, com pico de 18%Eficiência demonstrada, com pico de 18%Necessita de menor espaço (m²)para captação

Fonte:“Break-Throughs and Challenges in Solar-Thermal Power Plant Technology”, 2004

SISTEMA DE CALHA PARABÓLICASISTEMA DE CALHA PARABÓLICA

Coletor Solar tipo Calha - Almería - Espanha

Fonte:“Break-Throughs and Challenges in Solar-Thermal Power Plant Technology”,2004

SISTEMA DE CALHA PARABÓLICA

Fonte:“Break-Throughs and Challenges in Solar-Thermal Power Plant Technology”,2004

CALHAS FRESNEL

Coletor Calha Fresnel - Solarmundo

Fonte:“Break-Throughs and Challenges in Solar-Thermal Power Plant Technology”,2004

COMPARATIVO DE EFICIÊNCIAS

Eff.SM : Eficiência Calha FresnelEff. SEGS : Eficiência Calha

O Sistema de Calha Fresnel necessita ter uma área 38% maior que umSi t C lh P bóli t i

ParabólicaNDI : Irradiação Direta Normal

Sistema que use Calha Parabólica para captar a mesma energia,conseqüência da menor eficiência do Sistema Fresnel

Fonte:“Break-Throughs and Challenges in Solar-Thermal Power Plant Technology”,2004

ESTADO DA ARTESi t R t C t lSistema Receptor Central

CENTRAL RECEIVER SYSTEMS

Placas refletoras redirecionam a luz solar incidente para uma torre central

CENTRAL RECEIVER SYSTEMS

Concentração de energia em um ponto

Alta densidade energética

Temperaturas de 600ºC a 1.200ºC, dependendo do fluido de trabalho para o gerenciamento térmico

Alta eficiência de conversão de energia

OPERAÇÃO

Ciclos Rankine W = 200MWe

Ciclos Brayton

Ciclos Combinados

OPERAÇÃO

Ciclo combinado Solar – Combustível Fóssil

OPERAÇÃO

Expectativas para o futuro

Centrais termelétricas exclusivamente solares nas regiões do planeta com alta incidência solar

OPERAÇÃO

Para garantir a autonomia de uma CTSSistemas de armazenamento térmico

Espaçoso ambienteEspaçoso ambienteIsolado termicamentePreenchido por materiais com características térmicas especiais

PCM (phase change material)PCM (phase change material)Sal fundido,ÓleoSílicaMisturas

Alta incidência solar: armazenamento de parte da Alta incidência solar: armazenamento de parte da energia térmica disponívelBaixa ou nenhuma incidência solar: utilização da energia térmica armazenada

REQUISITOS DE PROJETO

Tecnologia ainda inviável economicamente

Torre Solar:

Baixo custo para heliostatos com autonomia completa de auto regulagem e alta precisão de reflexãode auto-regulagem e alta precisão de reflexão

Aumento da eficiência óptica de reflexãop

Turbinas a gás capazes de operar com bom desempenho a temperaturas de até 1200ºC.

REQUISITOS DE PROJETO

Reservatórios térmicos:

Alta densidade energética em termos de massa e volumeAlta capacidade de gerenciamento térmico entre o coletor solar e o armazémsolar e o armazémEstabilidade química e mecânica entre o elemento de armazenagem e os componentes da planta termelétrica para evitar corrosão e entupimento de tubulaçõesevitar corrosão e entupimento de tubulaçõesReversibilidade nos processos de armazenagem para alta quantidade de ciclos de carga e descarga térmicaB i d té iBaixas perdas térmicasBaixo risco ambiental

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Barreiras tecnológicas ainda por serem vencidas

Estimativa de viabilidade dentro de uma ou duas décadas

Necessidade de investimentos em P&D e subsídios por parte do governo