A energia solar térmica de alta temperatura é uma técnica para gerar eletricidade por meio da radiação solar. A produção de energia elétrica é realizada em usinas térmicas solares que utilizam coletores solares para, ao mesmo tempo, concentrar a radiação solar.
Usando essa técnica de concentração, são alcançadas temperaturas acima de 500 graus Celsius, que são usados para produzir vapor. A partir daqui, uma central térmica solar funciona da mesma forma que uma central térmica convencional:
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Gere vapor.
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Acione uma turbina a vapor para obter energia mecânica.
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Acione um alternador para obter energia elétrica.
A diferença entre uma usina térmica solar e uma usina térmica convencional é que a usina térmica solar usa energia solar para gerar vapor, enquanto a usina convencional usa energia fóssil.
Esse tipo de energia é considerada uma fonte de energia limpa e renovável.
As tecnologias utilizadas neste tipo de instalação são:
1. Coletores solares de calha parabólica
Os coletores de calha parabólica concentram a radiação solar por meio de espelhos de formato parabólico em um tubo absorvedor que passa pelo eixo da parábola. Dentro desse tubo absorvente é aquecido um fluido que pode atingir temperaturas de até 450ºC.
Dependendo da aplicação solar e da temperatura a ser atingida, um ou outro tipo de fluido é utilizado. Para uma temperatura máxima de 200 graus Celsius, água desmineralizada ou Etilenoglicol podem ser usados como fluidos de trabalho e para temperaturas superiores a 450 graus Celsius, óleos sintéticos são usados.
Para obter a eficiência energética ideal, este tipo de sensor de concentração deve modificar gradualmente sua posição, adaptando-se à posição do Sol girando em torno do eixo paralelo à sua linha focal para aproveitar a radiação direta do sol.
2. Plantas de torres solares
Este sistema de energia térmica solar é baseado na concentração da radiação solar em um ponto de uma torre. É também conhecido como sistema receptor central.
Os sistemas de torre são constituídos por um campo de helióstatos (espelhos móveis de 2 eixos). Heliostatos captam e concentram a radiação solar em um receptor, instalado no topo de uma torre central.
O funcionamento deste tipo de usina renovável é simples, o receptor solar central gera vapor em alta temperatura. O vapor gerado é posteriormente usado para acionar uma turbina a vapor. Graças à turbina a vapor, o trabalho mecânico é obtido na forma de energia cinética (eixo giratório) que, graças a um gerador elétrico, será convertida em energia elétrica.
3. Discos parabólicos
O fluido localizado no receptor é aquecido a temperaturas superiores a 750 graus Celsius, obtendo-se assim uma determinada energia térmica. A energia térmica obtida é utilizada pelo motor Stirling ou pela microturbina para produzir eletricidade.
Um motor Stirling é um motor de combustão externa, o que significa que o fornecimento de energia pode ser feito por meio de energia solar concentrada. Um alternador acoplado ao motor Stirling aproveita o movimento gerado pelo motor para produzir energia elétrica. A eletricidade gerada por este recurso renovável pode ser conectada à rede elétrica para venda ou na maioria dos casos pode ser usada para consumo direto.
Esta tecnologia ainda está em experimentação e é menos rentável do que a de espelhos em torre ou parabólicos.
4. Receptores Fresnel Linear
Os refletores lineares de Fresnel são um sistema de concentração de radiação solar semelhante aos espelhos parabólicos. Nesse caso, esses coletores solares lineares carregam espelhos planos normais e simulam a curvatura de espelhos parabólicos (mais caros), variando o ângulo de cada linha com um único eixo de rastreamento.
A principal vantagem do sistema de receptor linear Fresnel é sua instalação simples e seu baixo custo, embora a eficiência energética seja inferior à da tecnologia Coletor de Cilindro Parabólico (CCP).
