A energia solar térmica de média temperatura é utilizada em aplicações que requerem temperaturas entre 100 e 400 graus Celsius. A energia solar térmica é uma fonte de energia renovável que converte energia solar em energia térmica.
Em geral, os coletores planos são utilizados em sistemas de energia solar térmica de baixa temperatura. Porém, para temperaturas acima de 80 graus Celsius, os coletores planos praticamente não têm mais desempenho e outros sistemas de concentração solar devem ser utilizados.
Os sistemas de captação de energia térmica de média temperatura são usados principalmente para aplicações industriais. Por outro lado, são utilizados sistemas de baixa temperatura para obtenção de água quente sanitária e sistemas de alta temperatura para produção de vapor e geração de energia elétrica.
Tipos de coletores solares de média temperatura
Os dois tipos de coletores de energia solar térmica de média temperatura são:
1. Coletores solares de tubo de vácuo
Os coletores solares a vácuo são um conjunto de tubos lineares através dos quais circula um fluido de transferência de calor no centro. No espaço entre o conduto por onde circula o fluido e a camada externa do tubo, é gerado um vácuo para evitar a transmissão de calor por convecção para reduzir perdas e obter melhor aproveitamento da energia solar.
O fluido de transferência de calor é mantido em circuito fechado e transfere energia térmica através de um trocador de calor externo.
Os coletores a vácuo permitem atingir temperaturas de até 120º C.
Vantagens dos coletores de tubo de vácuo
A principal vantagem sobre os coletores planos é o melhor isolamento térmico.
Nos coletores planos há perdas termodinâmicas por convecção, enquanto nos tubos, por serem isolados a vácuo, essas perdas são reduzidas para valores em torno de 5%. Em comparação com painéis solares planos, estas perdas são até 35% menores.
1. Coletores solares concentradores
Os coletores solares concentradores são um tipo de coletor solar que, graças ao seu formato, concentra a radiação solar recebida em uma superfície em um ponto.
Existem diferentes tipos de coletores de concentração, mas o princípio de funcionamento é baseado em um arranjo de espelhos que refletem toda a radiação solar recebida em um ponto ou tubo de vidro localizado ao longo da linha focal do espelho.
No ponto focal está a superfície absorvente em contato com o fluido de transferência de calor. Esta disposição entre o absorvedor e o fluido visa reduzir as perdas por convecção.
Os procedimentos ópticos com lentes são extremamente caros. Os concentradores mais desenvolvidos atualmente são aqueles com reflexão por espelhos, que para esta faixa de temperatura correspondem a concentradores lineares com superfície reflexiva de calha parabólica.
Usos e aplicações de sistemas de média temperatura
Os sistemas solares térmicos de média temperatura são usados em uma variedade de aplicações que exigem temperaturas mais altas em comparação com sistemas solares de baixa temperatura, mas não tão altas quanto as exigidas em sistemas solares de alta temperatura.
Alguns dos usos mais comuns incluem:
- Aquecimento de água : Os sistemas solares térmicos de média temperatura são ideais para aquecimento de água utilizada em aplicações residenciais, comerciais e industriais. Isto inclui água quente sanitária em residências, piscinas e sistemas de aquecimento ambiente e piso radiante em edifícios comerciais.
- Processos industriais : Na indústria, esses sistemas são usados para fornecer calor em processos que exigem temperaturas moderadamente elevadas, como esterilização, pasteurização e cozimento na indústria alimentícia, bem como em aplicações de secagem e aquecimento na fabricação.
- Geração de eletricidade : Alguns sistemas solares térmicos de média temperatura são usados para gerar eletricidade através da produção de vapor, que aciona uma turbina conectada a um gerador.
- HVAC e resfriamento : Em aplicações comerciais e residenciais, esses sistemas também podem ser usados para HVAC, fornecendo calor ou resfriamento sob demanda.
- Dessalinização da água : Em regiões áridas, sistemas solares térmicos de média temperatura são utilizados para a dessalinização da água do mar, o que ajuda a fornecer água potável a áreas com recursos hídricos limitados.
- Agricultura: Na agricultura, são utilizados para aquecimento de estufas, secagem de produtos agrícolas e aplicações de irrigação.
Estes sistemas fornecem uma fonte de energia renovável e sustentável para uma vasta gama de aplicações, contribuindo para a redução dos custos energéticos e para a redução das emissões de carbono. Sua versatilidade e eficiência os tornam atraentes para diversos setores.