Concentrated Solar Power

Energia Solar Concentrada: Primeira Central Torre CSP Funcionando 24 Horas ao Dia

Como temos discutido em artigos anteriores (Usinas de Energia Solar Concentrada: Uso de Sal Derretido para Estocar Calor e Operar Noite e Dia), umas das possíveis limitações de sistemas de produção de energia renovável baseados em Energia solar é a intermitência desta forma de eletricidade que segundo críticos podem criar imensos desafios na administração da rede de distribuição.

Como resposta a estas críticas, tecnologias de armazenamento usando sal fundido têm sido implementadas que prometem vencer definitivamente este desafio.

As características mais marcante do sal fundido são, entre outras, atingir temperaturas muito elevadas (mais de 700 graus Celsius) em estado líquido e, o mais importante, ser ótimo condutor de calor possibilitando trocas ou transferência de calor tanto para o vapor d’agua como para o ar ao seu redor.

O princípio científico por trás dessa inovação é que o derretimento dos sais só acontecem à altas temperaturas e permanecem neste estado somente passando ao estado gasoso a temperaturas muito mais elevadas. Deste modo, podem ser usados para armazenar uma grande quantidade de energia do sol em forma de calor sem sair do estado líquido.

Primeira Central Torre CSP Funcionando 24/7

A usina de energia solar concentrada, chamada Gemasolar, localizada na província espanhola da Andaluzia, foi colocada oficialmente em operação no mês passado com uma capacidade de 19,9 MW tendo um sistema de armazenamento para 15 horas baseado no tecnologia de sal fundido.

A usina vai produzir 110 mil MWh por ano com capacidade de abastecer plenamente 25.000 residencias. Com pode armazenar energia, esta MW 19,9 gera o equivalente a uma usina de 50 MW solar sem armazenamento.

O sistema de armazenamento térmico baseado em sal derretido permite que a central solar possa gerar eletricidade sob demanda 24 horas, 7 dias por semana: Isto é, durante a noite, durante dias nublados ou chuvosos.

Como mostramos aqui em artigos anteriores, o armazenamento de energia solar usando sal fundido utiliza uma combinação de 60% de nitrato de potássio e 40% de nitrato de sódio que retém 99% do calor por até 24 horas. E o mais importante: esta bateria de sal perde apenas 1% do calor de energia por dia.

Nitrato de potássio passa a ser ambientalmente mais seguro e mais barato que a maioria das alternativas das baterias atuais baseadas em reações química ou cerca de dez vezes mais em conta do que uma bateria Li-on que alimenta um computador pessoal ou veículo eléctrico.

É esperado que a usina produza eletricidade durante 6.400 horas por ano – um fator de capacidade de 75%. Para se ter uma ideia comparativa com hidrelétricas, algumas hidro nos Estados Unidos têm um fator de capacidade tão baixo como 25%, enquanto que a maior Hidro do mundo, a usina Três Gargantas, na China tem um fator de capacidade de cerca de 50% -55%.

Comparando com as centrais de energia nuclear, o fator de capacidade dos reatores nucleares no Japão, França e os EUA giram na faixa de de 65% para 72% e a média de carga em todo o mundo deve estar ao redor de 69,4 por cento.

Diferentemente de sistemas solares fotovoltaicos (PV) que convertem fótons diretamente em eletricidade, a energia solar concentrada (CSP) em suas quatro modalidades usa a energia solar para aquecer um fluido (sal fundido, óleo sintético ou água) para gerar vapor que então movimenta uma turbina para gerar eletricidade.

Sistemas CSP de Torres usam milhares ou centenas de milhares de metros quadrados de espelhos não metálicos (helióstatos) para refletir a luz solar em um único ponto (torre de concentração) ou pequena área no top.

Desde modo se aquece um fluido a centenas de graus célsius que flui superaquecido para movimentar uma turbina em escala industrial.

Para operar eficientemente, cada helióstato tem uma superfície do espelho refletivo de cerca de 110 metros quadrados metros que segue o sol através de dois motores built-in com controladores lógicos programáveis (PLC), que recalculam e reajustam a posição do helióstato cerca de 15 vezes por a cada minuto.

Como veremos em outros artigos, existe hoje turbinas chamadas híbridas que podem funcionar com múltiplos fontes de alimentação mudando para vapor, ar quente e a gás natural para rodar a central continuamente.

Contudo, os sistemas CSP de Torres com armazenamento têm matéria prima gratuita o ano todo e isto faz toda a diferença.

CSP Vídeo muito interesante, mesmo que não mange o Inglês. Vale a pena ver as imagens.

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