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Instalação solar térmica

Usina de energia solar térmica, operação de uma usina de energia solar térmica

Usina de energia solar térmica, operação de uma usina de energia solar térmica

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.

Autor:

Data de publicação: 22 de junho de 2017
Última revisão: 6 de julho de 2022