Energia Solar Concentrada

Energia Solar Concentrada: Usinas Híbridas Solar-Gás – Gerando Eletricidade com Menos Poluição e Combustível

Energia Solar Concentrada -Usinas de gás natural podem usar cerca de 20 por cento menos combustível, quando o sol está brilhando através da hibridação ou acoplamento de energia solar e gás natural graças um novo sistema que está sendo desenvolvido pelo Pacific Northwest National laboratório (PNNL) nos EUA.

Neste sistema híbrido, sistemas de energia solar concentrada ou CSP captam e concentram calor empregando discos parabólicos espelhados. Estes discos se movem constantemente acompanhando o movimento do sol.

Energia Solar Concentrada - Sistema do PNNL (crédito: PNNL)

Energia Solar Concentrada – Sistema do PNNL (crédito: PNNL)

Contudo ao invés de ser usado para aquecimento de líquidos, vapor e mover turbogeradores de eletricidade, o calor é dirigido para um sistema que transforma gás natural em syngas.

Gás natural é um dos combustíveis mais utilizado nos quatro continentes para fornecimento de calor, geração de eletricidade e de força motriz, e também como matéria-prima nos setores químico, petroquímico e de fertilizantes. Outro uso é como redutor siderúrgico na fabricação de aço.

Deste modo, o sistema desenvolvido no PNNL usa luz solar para converter gás natural em um combustível 20% mais eficiente, chamado gás de síntese ou syngas, que as usinas movidas a gás podem usar como combustível alternativo para produzir eletricidade.

“Nosso sistema permitirá que usinas de energia a gás usem menos gás natural para produzir a mesma quantidade de eletricidade que já conseguem atualmente,” afirmam cientistas do PNNL. “Ao mesmo tempo, o sistema reduz as emissões de gases de estufa da usina a um custo competitivo com os tradicionais combustíveis fósseis usados para produzir energia.”

Os técnicos do PNNL vão realizar testes pilotos do sistema no seu ensolarado campus avançado em Richland, Washington, este verão.

Com os Estados Unido, Brasil e muitos outros países do mundo usando cada vez mais gás natural barato e abundante para produzir energia, este sistema pode reduzir as pegadas ecológicas de carbono nas geradoras de eletricidade que usam este combustível fóssil.

O Departamento de Energia dos EUA estima que até 2020 gás natural será responsável em até 27 por cento de toda eletricidade produzida no país. Analistas privados preveem que este percentual poderia ser muito maior se o governo removesse as barreiras atuais e estimulasse como deveria esta fonte abundante de combustíveis.

A implantação do sistema do PNNL integrado nas usinas movidas a gás natural vai transformá-las em usinas de energia híbridas solar-gás. O sistema usa o calor solar para converter o gás natural em gás de síntese, um combustível contendo hidrogênio e monóxido de carbono.

Com esta integração, uma usina equipada com este sistema pode consumir cerca de 20% menos gás natural e produzir a mesma quantidade de eletricidade.

Esse consumo reduzido de combustíveis é possível com uso de energia solar concentrada que utiliza uma superfície refletora para concentrar os raios do sol como uma lupa. O sistema do PNNL usa um disco parabólico espelhado para direcionar os raios de sol a um ponto central, onde um dispositivo absorve o calor solar para produzir o gás de síntese.

 Energia Solar Concentrada – Poupança Macro Usando Micro Sistemas

Energia Solar Concentrada – Sistema PNNL Solar-Gás (crédito: PNNL)

Energia Solar Concentrada – Sistema PNNL Solar-Gás (crédito: PNNL)

Com Cerca de quatro metros de comprimento e dois metros de largura, o dispositivo desenvolvido contém um reator químico e vários trocadores de calor. O reator tem estreitos canais que são tão largos quanto seis moedas empilhadas em cima umas das outras.

Neste sistema, luz solar concentrada aquece o gás natural que flui através de canais do reator. Estes canais possuem um catalisador que ajuda a transformar gás natural em gás de síntese.

Os trocadores de calor apresentam características interessantes como canais que são somente duas vezes mais espessos do que um fio de cabelo humano. Estes canais ajudam a reciclar o calor do gás provocado pela reação química.

Reutilizando o calor, a energia solar é usada mais eficientemente para converter gás natural em gás de síntese. Testes com um protótipo anterior do dispositivo mostrou mais de 60 por cento da energia solar que atingiu o disco espelhado do sistema foi convertida em energia química, contida no gás de síntese.

 Energia Solar Concentrada – Refinando a Tecnologia

PNNL está refinando o protótipo anterior para aumentar sua eficiência e ao mesmo tempo criando um novo design que pode ser manufaturado a um preço razoável. O novo design inclui o desenvolvimento de técnicas de fabricação de baixo custo que poderiam ser usadas para a produção em massa.

Os métodos de fabricação serão desenvolvidos pela equipe do PNNL em outro laboratório de pesquisa e desenvolvimento em Corvallis, Oregon, que é cogerido por PNNL e Universidade do Estado de Oregon.

O objetivo dos cientistas é manter o custo global do sistema baixo suficiente para que a eletricidade produzida por uma usina de gás natural, equipada com o sistema custaria não mais que 6 centavos por kilowatt-hora até 2020.

Este preço faria com as usinas de energia híbrido solar-gás fossem competitivas com usinas de energia convencionais, a queima de combustíveis fósseis, enquanto também reduziriam as emissões de gases de efeito estufa.

O sistema é adaptável a uma grande variedade de tamanhos de usina de gás natural. O número de dispositivos PNNL necessários depende do tamanho de um particular da usina. Por exemplo, uma planta de 500 MW seria necessário cerca de 3.000 pratos do sistema do PNNL.

Ao contrário de muitas outras tecnologias solares, o sistema do PNNL não requer instalações especiais para suas operações, quando o sol se põe ou nuvens cobrem o céu. Usinas podem ignorar o sistema e queimar o gás natural diretamente.

Embora fora do escopo do projeto atual, os cientistas do projeto preveem um dia quando o sistema de energia solar concentrada do PNNL poderia ser usado para criar combustíveis para ser comprimido e usado em veículos de transporte. Gás de síntese também podem ser usado para fazer petróleo sintético, o qual pode ser refinado em diesel e em gasolina para alimentar nossos carros

 Esta é mais uma contribuição da energia solar concentrada para aumentar a eficiência das usinas de eletricidade geradas a gás natural tornando-as menos emissoras de gás de estufa, o que é em sim já uma grande contribuição para todo o meio ambiente.

Fonte http://www.pnnl.gov/news/release.aspx?id=981

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