Uma usina solar térmica ou usina solar térmica é uma instalação industrial que se baseia na concentração da radiação solar para transformá-la em energia elétrica.
Esses tipos de usinas têm o mesmo princípio de funcionamento das usinas térmicas convencionais, mas com a diferença de que a fonte de calor não são os combustíveis fósseis, mas sim a energia solar.
A energia solar é uma fonte de energia renovável, portanto, é uma alternativa à emissão de gases de efeito estufa das usinas termelétricas convencionais.
Como funciona uma usina de energia solar térmica?
O funcionamento das centrais solares térmicas baseia-se na obtenção de calor da radiação solar e na sua transferência para um meio transportador de calor que é geralmente a água.
Para elevar a temperatura da água aos níveis desejados, a radiação solar máxima deve ser concentrada em um ponto. Desta forma, podem ser obtidas temperaturas de 300ºC a 1000ºC, que servirão para gerar vapor. Quanto maior a temperatura, maior o desempenho termodinâmico da usina solar térmica.
O acúmulo de energia térmica é usado para produzir vapor que pode acionar turbinas a vapor. Com o movimento das turbinas, a energia mecânica é transferida para os geradores elétricos para gerar eletricidade.
Sistemas de concentração de energia solar
A captação 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. Algumas usinas de energia solar térmica usam mecanismos de geometria parabólica menores, como coletores parabólicos.
O conjunto da superfície refletora e seu dispositivo de orientação é chamado de heliostato.
ciclos termodinâmicos
Existem vários fluxos e ciclos termodinâmicos usados nas montagens experimentais.
Os ciclos utilizados vão desde o ciclo Rankine (usado em usinas nucleares, usinas a carvão) até o ciclo Brayton (usinas de gás natural).
Muitas outras variedades também foram feitas, como o motor Stirling. 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 energia solar concentradora dependerá dos seguintes fatores:
A tecnologia usada para converter energia solar em energia elétrica.
A temperatura de operação do dissipador 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 solar também adiciona perdas adicionais.
A eficiência máxima de conversão para sistemas do tipo "torre de energia", operando em temperaturas de 250 a 565 graus Celsius, é de 23 a 35%. Com uma turbina de ciclo combinado a eficiência é maior.
A eficiência dos sistemas de pratos stirling, que operam a temperaturas de 550-750 graus Celsius (277 a 477 graus Kelvin), oferecem uma eficiência de cerca de 30%.
Devido à variação da incidência do sol durante o dia, a eficiência média de conversão alcançada não é igual a essas eficiências máximas. As eficiências anuais líquidas de energia solar para eletricidade são de 7 a 20% para sistemas de torre de energia piloto e de 12 a 25% para sistemas de prato Stirling.
Que efeitos ambientais as usinas de energia solar térmica causam?
A geração de energia elétrica por meio de uma usina solar térmica tem uma série de efeitos ambientais, principalmente em:
O alto uso de água.
As grandes superfícies ocupadas.
O uso de materiais perigosos.
efeitos nas aves.
A água é geralmente usada para resfriar e limpar espelhos. Agentes de limpeza (ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, fluoreto de hidrogênio, acetona e outros) também são usados para limpar superfícies refletoras.
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 a vida selvagem e as aves
Os insetos podem ser atraídos pela luz brilhante causada pela radiação solar concentrada. O resultado é que os pássaros que se alimentam de insetos se aproximam e podem ser queimados se voarem perto do ponto onde a luz está focada.
Este problema também afeta as aves de rapina que caçam as aves.
