Energia Solar Concentrada (CSP)

Os sitemas de energia solar concentrada (CSP) consistem em focar energia solar em um ponto e usá-la para aquecer água ou gerar eletricidade. A luz solar é geralmente centrada por espelhos em forma de calhas parabólicas, por antenas parabólicas ou por sistema de espelhos. Para o contexto da tecnologia renovável instalada em edifícios no Rio, sistemas Stirling de parabólicas e parabólicas solares térmicas devem ser considerados.

Energia Solar Concentrada até Energia Elétrica: Sistemas Parabólicos e Motor Stirling

Os sistemas Stirling convertem a energia térmica da radiação solar em energia mecânica e depois em energia elétrica. Um prato parabólico espelhado concentra a radiação solar para um receptor de calor do motor Stirling. O calor é então convertido em energia mecânica pelo motor, que utiliza uma catraca para acionar um gerador eléctrico. O prato parabólico acompanha a trajetória do sol em dois eixos, o que maximiza a energia gerada ao longo do dia.

Os sistemas Stirling operam de forma autônoma e podem funcionar de uma forma híbrida – a fonte de calor pode também servir para algum tipo de combustão (possivelmente usando um biocombustível adequado). A localização do gerador é tipicamente próxima ao ponto focal do prato para que as perdas de calor sejam mínimas. A capacidade de geração de pratos individuais é pequena – entre 5 e 50 kW. De todas as tecnologias solares, os sistemas prato/motor demonstraram a maior eficiência de conversão solar em elétrica (29,4%) e, portanto, têm o potencial de se tornar uma das fontes menos dispendiosas de energia renovável [1]. Sistemas de prato Stirling podem ser instalados em edifícios, de forma unitária ou em conjunto. Eles exigem pouco espaço e podem ser montados e comissionados de forma relativamente rápida. Como tal, os sistemas de prato Stirling são tecnicamente viáveis para a implantação em edifícios no Rio de Janeiro.

Sistema de Calhas Parabólicas Solares

Estes sistemas utilizam uma calha parabólica espelhada para focar a energia solar para um coletor linear, geralmente sob a forma de um tubo. A energia solar térmica é coletada através da passagem da água pelo tubo. A água quente produzida é utilizada para fornecer calor, gerar electricidade, fornecer água quente ou acionar resfriadores. A calha é geralmente alinhada segundo o eixo norte-sul, e gira para acompanhar o sol enquanto este se move durante o dia. Quando usado para gerar eletricidade, sua eficiência é de cerca de 15% (desde o coletor até a rede) [2].

Tanto as calhas parabólicas solares como o sistema Stirling são relativamente novos no mercado e há evidências de que eles estão começando a competir com a energia solar fotovoltáica em termos de custo por kWh. Em termos de insolação direta anual, o Rio de Janeiro é marginalmente adequado para plantas CSP. Acredita-se que para que a CSP seja economicamente viável, sejam necessários níveis mínimos de irradiação direta (DNI) de mais de 2.000 kWh/m2/ano, embora não existam razões técnicas para que as plantas de CPS não funcionem em níveis mais baixos de irradiação [1]. O Rio tem um DNI de aproximadamente 1.900 kWh/m2/ano [3].

Embora esses sistemas possam ser tecnicamente possíveis, a sua implantação em prédios no Rio de Janeiro provavelmente não seja viável. São sistemas especializados que exigem procedimentos de instalação e manutenção fora do padrão . Por essa razão, eles são provavelmente mais adequados para plantas geradoras de energia de média/grande escala.

Referências

  1. IRENA, “Concentrating Solar Power,” IRENA, 2012. [Online]. Available: http://www.irena.org/DocumentDownloads/Publications/RE_Technologies_Cost_Analysis-CSP.pdf [Accessed: 16-Oct-2012].
  2. P. O’Shea, “Photovoltaics vs Concentrated Solar Power – Energy Harvesting,” Digi-Key. [Online]. Available: http://www.digikey.com/us/en/techzone/energy-harvesting/resources/articles/Photovoltaics-vs-Concentrated-Solar-Power.html [Accessed: 16-Oct-2012].
  3. “SWERA | maps.nrel.gov.” [Online]. Available: http://maps.nrel.gov/swera?visible=swera_dni_nasa_lo_res&opacity=50&extent=-179.14,18.92,-65.57,71.41 [Accessed: 28-Sep-2012].