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Instalação solar térmica

Usina de energia solar
Termelétrica

Central solar térmica

Central solar térmica

Uma usina termelétrica solar ou usina termelétrica solar é uma instalação industrial na qual a radiação solar é usada para gerar eletricidade.

A radiação solar é usada para aquecer um fluido. Com o fluido quente e, graças às leis da termodinâmica, é possível gerar vapor. O vapor aciona uma turbina a vapor conectada a um gerador.

Esses tipos de usinas têm o mesmo princípio operacional que usinas térmicas ou usinas nucleares. A diferença é a fonte de calor. Na energia solar térmica, a fonte de calor é o Sol, enquanto nos outros são combustíveis fósseis e urânio, respectivamente.

Como funciona uma usina termelétrica solar?

A operação de uma usina termelétrica solar é baseada na obtenção de calor da radiação solar e na transferência para um meio de transporte de calor. Geralmente é água.

Para aumentar a temperatura da água para os níveis altos desejados, a radiação solar máxima deve ser concentrada em um ponto. Desta forma, temperaturas de 300ºC a 1000ºC podem ser obtidas. Quanto mais alta a temperatura, maior o desempenho termodinâmico da usina termelétrica solar.

A captura e concentração dos raios solares são feitas por meio de espelhos com orientação automática que apontam para uma torre central onde o fluido é aquecido, ou com mecanismos menores de geometria parabólica. Toda a superfície refletora e seu dispositivo de orientação são chamados heliostatos.

Existem vários fluxos e ciclos termodinâmicos usados ​​em configurações experimentais. Os ciclos utilizados variam desde o ciclo Rankine (usado em usinas nucleares, usinas a carvão) até o ciclo Brayton (usinas a gás natural). Muitas outras variedades, como o motor Stirling, também foram fabricadas. Os ciclos mais utilizados são aqueles que combinam energia solar térmica com gás natural.

Qual é a eficiência de uma usina termelétrica?

A eficiência de um sistema de concentração de energia solar dependerá dos seguintes fatores:

  • A tecnologia usada para converter energia solar em energia elétrica.
  • Temperatura de operação do receptor e rejeição de calor.
  • Perdas térmicas no sistema
  • A presença ou ausência de outras perdas do sistema

Além da eficiência de conversão, o sistema óptico que concentra a luz do sol também adicionará perdas adicionais.

Os sistemas do mundo real reivindicam uma eficiência máxima de conversão de 23 a 35% para sistemas do tipo "torre de energia", operando a temperaturas de 250 a 655 graus Celsius. Com uma turbina de ciclo combinado, a eficiência é maior.

Os sistemas de prato Stirling, operando a temperaturas de 550 a 750 graus Celsius (277 a 477 graus Kelvin), reivindicam uma eficiência de aproximadamente 30%.

Devido à variação na incidência do sol durante o dia, a eficiência média de conversão alcançada não é igual a essas eficiências máximas. A eficiência líquida anual da energia solar à eletricidade é de 7 a 20% para os sistemas piloto de torre de energia e de 12 a 25% para os sistemas de placas Stirling em escala de demonstração.

Quais são os efeitos ambientais das usinas térmicas solares?

As usinas solares térmicas têm uma série de efeitos ambientais, principalmente em:

  • O alto uso da água.
  • Grandes superfícies ocupadas.
  • O uso de materiais perigosos.
  • Efeitos em pássaros.

A água é geralmente usada para esfriar e limpar espelhos. Agentes de limpeza (ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, fluoreto de hidrogênio, acetona e outros) também são utilizados para a limpeza de superfícies de semicondutores.

Alguns projetos estão analisando várias abordagens para reduzir o uso de água e agentes de limpeza, incluindo o uso de barreiras, revestimentos antiaderentes em espelhos, sistemas de névoa de água e outros.

Efeitos sobre animais selvagens e pássaros

Os insetos podem ser atraídos pela luz brilhante causada pela tecnologia solar concentrada e, como resultado, os pássaros que os caçam podem ser queimados se voarem perto de onde a luz está focada.

Isso também pode afetar as aves de rapina que caçam aves.

Autor:

Data de publicação: 22 de junho de 2017
Última revisão: 11 de abril de 2020