Um consórcio internacional vai construir e operar uma instalação solar térmica de circulação de sais fundidos com concentradores cilíndricos parabólicos no polo da Mitra da Universidade de Évora. Segundo as pesquisas, a circulação de sais fundidos em vez de óleo térmico nas centrais solares térmicas cilíndrico parabólicas, reduz o custo normalizado da eletricidade.
O consórcio é composto pela Cátedra Energias Renováveis da UÉ, o DLR Institute of Solar Research, empresas alemãs como a TSK Flagsol Engineering, eltherm, Yara, Steinmüller Engineering e a empresa sul-africana fornecedora de energia Eskom.
Radiação solar – calor – electricidade
Numa central termosolar de tecnologia cilíndrico-parabólica, os espelhos curvos concentram a radiação solar em tubos absorsores onde circulam fluidos de transferência de calor, este calor é assim absorvido e transferido para um bloco de potência. Tal como numa central termoeléctrica convencional, o calor converte a água em vapor, passando posteriormente numa turbina para gerar eletricidade. Uma característica única das centrais termosolares é a opção de integrar sistemas de armazenamento térmico a um custo muito competitivo, permitindo assim aumentar a distribuição da eletricidade produzida, mesmo em alturas de menor radiação solar.
Sais fundidos: Altaeficiência e baixo custo
O objetivo do projeto liderado pelo DLR é analisar a eficiência e fiabilidade de centrais termosolares cilíndrico-parabólicas, utilizando sais fundidos como fluido de transferência de calor. Até ao presente momento, este tipo de centrais utilizam óleos térmicos como fluido de transferência de calor vindo da radiação solar. Quando comparado com o óleo térmico, a vantagem do uso de sais fundidos é o seu relativo baixo custo associado à possibilidade da sua utilização a temperaturas mais elevadas.
Para Michael Wittmann, coordenador do projeto e membro do DLR “a vantagem-chave dos sais fundidos é possuir a estabilidade adequada quando exposto a temperaturas elevadas”, isto em comparação com “os óleos térmicos que suportam no limite uma temperatura de 400 ºC”, assim “utilizando os sais fundidos, estes podem comportar temperaturas acima de 500 ºC em uso contínuo e dependendo da mistura utilizada é possível inclusive chegar a temperaturas de 560 ºC.”
Nas configurações de geradores de vapor inovadores, o sal transfere a sua energia a um ciclo água-vapor associado num só estágio, permitindo assim atingir eficiências mais elevadas. Para além disso, a aplicação em um só estágio permite o uso de vapor supercrítico para aplicações comerciais.
Para além do seu uso como fluido de transferência de calor, os sais podem ter outras aplicações em centrais termosolares. Com efeito, a maioria das centrais termosolares cilíndrico-parabólicas já utilizam tanques com sais fundidos para o armazenamento de calor. Estas centrais funcionam com um duplo circuito, utilizando óleo sintético para o campo de coletores e sais líquidos para o armazenamento térmico. No entanto, quando os sais são utilizado como fluido de transferência e fluido de armazenamento, este duplo circuito deixa de ser necessário, o que permite obter uma significativa redução da complexidade do sistema bem como o custo de investimento e manutenção.
Optimização do sistema para operação com sais: Os parceiros de projecto
Os componentes e o sistema completo da nova plataforma de ensaios em Évora (EMSP – Évora Molten Salt Platform) foram especialmente adaptados para o uso de sais fundidos como fluido de transferência de calor. O maior desafio no uso dos sais fundidos recai sobre as suas temperaturas de fundição ou solidificação. Por razões de segurança de operação de solidificação nas ramificações dos tubos do campo solar, esta deverá ser evitada.
O DLR participará no planeamento e design conceptual da plataforma de ensaios, assim como na certificação do campo de coletores. Os investigadores do DLR acompanharão todo o processo experimental e científico do projeto. O uso de sais fundidos implicará um design inovador do coletor. A TSK Flagsol Engineering irá adaptar o design do seu coletor HelioTrough® de acordo com as especificações do projeto para demonstrar a sua aplicabilidade. Em virtude dos elevados fatores de concentração, o coletor está apto a ser operado a elevadas temperaturas para o uso de sais fundidos. A Eltherm desenvolverá o circuito elétrico para aquecimento, sendo também responsável pela sua construção e demonstração. A Steinmüller Engineering instalará e testará o gerador de vapor da nova plataforma de ensaios, aquecida com sais fundidos. A Yara desenvolverá a tecnologia de processamento dos sais e demonstrará a adaptabilidade da sua mistura ternária, em particular do seu baixo ponto de fusão. A equipa de engenheiros da África do Sul da empresa de energia Eskom, será responsável pelo funcionamento adequado da central. Cabe por fim à Universidade de Évora, Cátedra Energias Renováveis, enquanto detentora da EMSP a responsabilidade pelo apoio na construção e operação da infraestrutura, através de uma equipa científica e técnica dedicada ao projeto.
O projecto "High Performance Solar 2 (HPS2)" é financiado pelo Ministério Alemão para Economia e Energia (BMWI) enquanto a gestão do projeto está a cargo do PTJ-Jülich - Gestão de Projecto.
