Post on 04-Jul-2015
transcript
TECNOLOGIA DE CONVERSÃOTECNOLOGIA DE CONVERSÃODE ENERGIA SOLAR
EMC 5486 Energias Renováveis
Jorge Gonçalves BezerraOleno Comelli de Sousa
Esta apresentação se refere ao artigo “Break-Throughs and Challenges in Solar-p ç g g gThermal Power Plant Technology” de Hans Müller-Steinhagen publicado em 2004
TECNOLOGIAS DE CONCENTRAÇÃO SOLAR
Em centrais elétricas baseadas na tecnologial é i di i id é f li dsolar térmica a radiação incidente é focalizada
por de espelhos grandes que concentram aenergia nos absorvedoresenergia nos absorvedores.
Geralmente é assumido que sistemas deGeralmente é assumido que sistemas deconcentradores solares só são econômicos paralocais com Irradiação direta acima deç1800kWh/(m²ano)
Fonte:“Break-Throughs and Challenges in Solar-Thermal Power Plant Technology”, 2004
TECNOLOGIAS DE CONCENTRAÇÃO SOLARTECNOLOGIAS DE CONCENTRAÇÃO SOLAR
Configuração de uma Central Termoelétrica Solar:g ç
(a) Geração de eletricidade
(b) Geração Combinada de eletricidade e água com reserva de energia
Fonte:“Break-Throughs and Challenges in Solar-Thermal Power Plant Technology”,2004
TECNOLOGIAS DE CONCENTRAÇÃO SOLARTECNOLOGIAS DE CONCENTRAÇÃO SOLAR
Concentradores em linha: CalhaParabólica e Calha Fresnel
Concentradores Pontuais: TorreSolar e Prato Parabólico
Fonte:“Break-Throughs and Challenges in Solar-Thermal Power Plant Technology”,2004
T C STIPOS DE CONCENTRADORES SOLARES
Destaque para a Calha Solar: Eficiência demonstrada, com pico de 18%Eficiência demonstrada, com pico de 18%Necessita de menor espaço (m²)para captação
Fonte:“Break-Throughs and Challenges in Solar-Thermal Power Plant Technology”, 2004
SISTEMA DE CALHA PARABÓLICASISTEMA DE CALHA PARABÓLICA
Coletor Solar tipo Calha - Almería - Espanha
Fonte:“Break-Throughs and Challenges in Solar-Thermal Power Plant Technology”,2004
SISTEMA DE CALHA PARABÓLICA
Fonte:“Break-Throughs and Challenges in Solar-Thermal Power Plant Technology”,2004
CALHAS FRESNEL
Coletor Calha Fresnel - Solarmundo
Fonte:“Break-Throughs and Challenges in Solar-Thermal Power Plant Technology”,2004
COMPARATIVO DE EFICIÊNCIAS
Eff.SM : Eficiência Calha FresnelEff. SEGS : Eficiência Calha
O Sistema de Calha Fresnel necessita ter uma área 38% maior que umSi t C lh P bóli t i
ParabólicaNDI : Irradiação Direta Normal
Sistema que use Calha Parabólica para captar a mesma energia,conseqüência da menor eficiência do Sistema Fresnel
Fonte:“Break-Throughs and Challenges in Solar-Thermal Power Plant Technology”,2004
ESTADO DA ARTESi t R t C t lSistema Receptor Central
CENTRAL RECEIVER SYSTEMS
Placas refletoras redirecionam a luz solar incidente para uma torre central
CENTRAL RECEIVER SYSTEMS
Concentração de energia em um ponto
Alta densidade energética
Temperaturas de 600ºC a 1.200ºC, dependendo do fluido de trabalho para o gerenciamento térmico
Alta eficiência de conversão de energia
OPERAÇÃO
Ciclos Rankine W = 200MWe
Ciclos Brayton
Ciclos Combinados
OPERAÇÃO
Ciclo combinado Solar – Combustível Fóssil
OPERAÇÃO
Expectativas para o futuro
Centrais termelétricas exclusivamente solares nas regiões do planeta com alta incidência solar
OPERAÇÃO
Para garantir a autonomia de uma CTSSistemas de armazenamento térmico
Espaçoso ambienteEspaçoso ambienteIsolado termicamentePreenchido por materiais com características térmicas especiais
PCM (phase change material)PCM (phase change material)Sal fundido,ÓleoSílicaMisturas
Alta incidência solar: armazenamento de parte da Alta incidência solar: armazenamento de parte da energia térmica disponívelBaixa ou nenhuma incidência solar: utilização da energia térmica armazenada
REQUISITOS DE PROJETO
Tecnologia ainda inviável economicamente
Torre Solar:
Baixo custo para heliostatos com autonomia completa de auto regulagem e alta precisão de reflexãode auto-regulagem e alta precisão de reflexão
Aumento da eficiência óptica de reflexãop
Turbinas a gás capazes de operar com bom desempenho a temperaturas de até 1200ºC.
REQUISITOS DE PROJETO
Reservatórios térmicos:
Alta densidade energética em termos de massa e volumeAlta capacidade de gerenciamento térmico entre o coletor solar e o armazémsolar e o armazémEstabilidade química e mecânica entre o elemento de armazenagem e os componentes da planta termelétrica para evitar corrosão e entupimento de tubulaçõesevitar corrosão e entupimento de tubulaçõesReversibilidade nos processos de armazenagem para alta quantidade de ciclos de carga e descarga térmicaB i d té iBaixas perdas térmicasBaixo risco ambiental
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Barreiras tecnológicas ainda por serem vencidas
Estimativa de viabilidade dentro de uma ou duas décadas
Necessidade de investimentos em P&D e subsídios por parte do governo