Energia Solar Concentrada – Como temos mostrado em dezenas de artigos publicados em nosso site, energia solar caindo do seu gratuitamente e constantemente enquanto temos sol representa um potencial imenso para suprir de sobra todas as necessidades energéticas do Planeta. Mas o que fazer a noite?
Por Prof. Aecio D’Silva
Uma hora da radiação solar que atinge a terra é suficiente para abastecer todas as necessidades do nosso planeta por um ano. Estimativas mostram que o potencial de energia solar no Brasil corresponde a 309 mil Itaipus a cada hora.
Lembre que a hidrelétrica de Itaipu, a maior usina geradora de energia do mundo, tem um potencial de 14 gigawatts e abastace cerca de 20% do todo consumo de eletricidade brasileiro.
Sendo assim, muitos cientistas e pesquisadores em vários países vêm pesquisando e desenvolvendo novas tecnologias visando tornar os diversos sistemas de energia solar mais eficientes, produtivos e que proveem energia interruptamente 24 horas/7 dias por semana, o ano todo.
Uma forma que vem sendo criticada por uns e achada bem promissora por outros é a energia solar concentrada. Embora CSP seja uma ideia com centenas de anos, a sua utilização em larga escala ainda está nos primórdios do seu pós nascimento. Os Estados Unidos têm apenas uma usina comercial torre de Energia Solar Concentradasolar de 5 megawatts em Lancaster, Califórnia.
Como mostramos em posts anteriores, a primeira usina em escala comercial do mundo entrou em operação em 2008 usando tecnologia de torre de Energia Solar Concentrada de 11 megawatt localizada perto de Sevilha, na Espanha. Esta CSP é operada pela Abengoa Solar.
A Espanha é a líder mundial em Energia Solar Concentrada e a operadora espanhola Abengoa está construindo a maior planta de CSP do mundo perto de Gila Bend no estado do Arizona nos EUA. Em uma área de 770 hectares, com capacidade de gerar 280 megawatts, a usina Solana deverá ser concluída em 2013 e produzirá energia suficiente para abastecer 70.000 casas.
A energia a ser gerada pela Solana já foi contratada por 20 anos pela companhia distribuidora de eletricidade do Arizona que dever ter 15 por cento da eletricidade fornecida ser proveniente de fontes renováveis até 2020.
Em escala mundial as estimativas otimistas acham que Energia Solar poderia gerar a maioria das necessidades de eletricidade global até 2060. CSP tem também o potencial, embora colocado em dúvidas por muitos críticos, de criar centenas de milhares de empregos e manter milhões de toneladas de dióxido de carbono para fora de nossa atmosfera.
Energia Solar Concentrada – Corrida para Descobrir Sais Fluidos (derretidos) Estáveis a Altas Temperaturas
Como pode ser visto em outros artigos do nosso site, energia solar concentrada, ou CSP, é gerada por espelhos, chamados helióstatos, que focalizam luz em um receptor ou torre solar que contém um fluido de transferência de calor que absorve a energia concentrada, que é usada para produzir vapor para girar turbinas que movem geradores e produzem energia elétrica.
Atualmente, umas da maneiras de melhorar o desempenho dos sistemas de energia solar concentrada é usar sal fundido ou derretido que pode ser aquecido ou fluidizado a altas temperaturas, armazenado em tanque isolados durante o dia e a noite abastecem o sistema produzindo vapor 24/7.
A corrida hoje em laboratórios de energia e universidades é descobrir novos sais fundidos com composição, propriedades e custos viáveis que possam absorver e acumular mais calor em forma derretida sendo um líquido de transferência, que pode transportar e armazenar a energia solar (calor) e gerar energia elétrica de forma eficiente e econômica.
Sabemos que sistemas fotovoltaicos que usam painéis solares transformam diretamente energia solar em eletricidade podendo converter até 18 por cento da energia do sol em eletricidade. Embora descobertas recentes afirmem que podem chegar até 21,4% ou mais.
Energia solar fotovoltaicas tem hoje uma predominância muito grande no setor solar de todo o mundo. Como aconteceu com vários outros setores da economia mundial, a entrada da China na produção a custos baixos de painéis solares realmente desequilibrou o mercado mundial de energia solar.
Muitos grande projetos que antes foram planejados para usarem energia solar concentrada estão mudando ou já mudaram para sistemas fotovoltaicos e a concorrência continua ferrenha da indústria solar chinesa altamente subsidiada.
Energia Solar Concentrada – Comparando CSP x PV
Contudo quando comparamos sistemas fotovoltaicos (PV) com energia solar concentrada sem levar em consideração preços, vemos que CSP pode atingir eficiência de conversão de até 45 por cento quando operando seus fluídos de transferência de calor acima de 700 graus Celsius.
A básica diferença entre os dois sistemas é que, como dissemos, a energia solar fotovoltaica é produzida pela conversão direta da luz solar em eletricidade e os sistemas CSP convertem luz em energia térmica, que em seguida é convertida em energia elétrica.
Porém estes dois diferentes sistemas compartilham um problema comum: não funcionam a noite e em dias nublados. Temos de usar tecnologias sustentáveis que possam solucionar esta limitação.
Para combater este apagão solar natural ou queda noturna da capacidade de geração de energia em CSP, temos de desenvolver e/ou descobrir os chamados sais fundidos fluidos como fonte de transferência calor em sistemas CSP com baixos pontos de fusão e baixa corrosividade.
Alem disto, outro importante requerimento é que possam ser aquecidos até 1300 graus Celsius ou mais e continuem em estado líquido estável e sejam viáveis economicamente para poder competir com fotovoltaicos.
Deste modo, estas altas temperaturas demorariam muito mais tempo a cair antes que o fluido de transferência esfrie e se solidifica não tendo mais capacidade de transferir calor ou gerar vapor para as turbinas.
Em temperaturas acima de 1000 graus Celsius, os tanques de armazenamento dos fluidos e sistema de circulação de isolamento permitirão que o calor armazenado possa gerar vapor e energia elétrica muitos horas depois do sol varando toda a noite e dias nublados.
Os sais usados em plantas CSP atuais são nitratos, que atualmente podem operar em um máximo de cerca de 540 graus Celsius antes de se tornarem instáveis. Isto limita a capacidade de funcionamento do sistemas CSP.
Desde modo, estamos na corrida para encontrar um sal ou sais que atinjam cerca de 800-900 graus Celsius e quem sabe que possam ultrapassar os 1000 graus chegando possivelmente acima de 1300 graus Celsius em forma fluída estável.
Como se diz por aqui, não existe nada de graça (free lunch), precismos estudar e pesquisar profundamente as propriedades de sais fundidos, como suas condutividades térmicas e viscosidades, tanto individualmente como em combinações de vários sais.
E ai, como sustentabilidade em todos os sentidos e viabilidade econômica (baixo custo) são cruciais, estamos aplicando estes conceitos chaves em CSP para termos condição de aplicar estes sais com sucesso nas tecnologias de energia solar concentrada.
Temas Realacionados:
- Energia Solar
- Energia Solar Fotovoltaica: Novo Recorde Mundial de Eficiência de Conversão
- Energia Solar: Maior Usina Termossolar Do Mundo Começa a Surgir no Deserto
- Energia Solar Fotovoltaicas Ganhando de CSP em Toda Parte
- Energia Solar: Alemanha Produz Metade de Sua Eletricidade Via Solar
- Energia Solar: Mercado Mundial Deve Atingir US $75,2 Bilhões em 2016
- Nanotecnologia: Células Solares de Nanofios Reduzem o Custo de Fotovoltaica
- Energia Solar: Suprindo a Maior Parte da Eletricidade Mundial em 2060
- Energia Solar Concentrada – Termo Solar Coremas – Primeiro Projeto Híbrido CSP de 50 MW do Brasil
- Energia Solar Concentrada Versus Fotovoltaicos: Caída de Preços Causa Corrida para PV
- Energia Solar Concentrada: Alta Demanda para Sal Fundido com o Crescimento de Usinas CSPT
- Solar Giants on the Rise in the Southwest US
