A Energia Electrica Termo Solar- CSP(Concentrated Solar Power) Manuel Collares Pereira
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1 A Energia Electrica Termo Solar- CSP(Concentrated Solar Power) por Manuel Collares Pereira CSO- Dreen, RE Professor Catedrático Convidado, IST
2 Sumário Electricidade solar termica : o estado da arte, tecnologia Centrais de Torre Paraboloides de revolução e motores Stirling Colectores cilindro parabólicos Linear Fresnel Reflectors technology: problemas e evolução Armazenamento e BIG SOLAR O futuro (em Portugal?)
3 PLATAFORMA SOLAR DE ALMERÍA
4 As 4 tecnologias principais do CSP T>250ºC Production of electricity
5 Abengoa- Solucar la Mayor- 11MWe 55 ha de terreno 250ºC, vapor saturado Combinado com gás <15% ~2000 h/ano pot. nominal de 11MW (linha de 60 kv)
6 Abengoa: PS10 (11MWe) 11MWe, PS10, Abengoa, SanLucar
7 Paraboloide + motor Stirling Paraboloide de revolução + motor Stirling/geradorconversão directa no foco ( ºC) Vantagem : CSP modular, da pequena à grande escala: <25kW
8 Cilindro parabólicos Seguimento do mov. aparente do sol a um só eixo Kramer Junction. California, 360MWp Luz (tecnologia Israelita) Concentrador parabólico Luz- California- 360Mwp
9 Parabolic troughs Eurotrough 50MW, ~450ºC
10 ARMAZENAMENTO ton NaNO3+KNO3
11 LFR- um novo conceito LFR- Linear Fresnel Reflector Aproximar a parábola por espelhos planos, tangentes à mesma Conceito nascido na Australia (Prof. David Mills, Prof. Graham Morrisson)- SHP, Solar Heat and Power, AUSRA Sistema europeu- Solarmundo Entretanto outros players: Novatec, Man- Ferrostaal+Solar Power Group, PSE
12 LFR Optica do tipo Fresnel Espelhos planos aproximam a parábola ; Duplo foco permite melhor rendimento optico 31 metres Tamanho relativo de parabólicos convencionais
13 40 MW; second stage at Liddell Fresnel Concepts: LFR Technology, (AUSRA,Liddell)
14 LFR - Um novo conceito Menos absorvedor por m2: menos perdas termicas Absorvedor fixo: possibilita geração directa de vapor espelhos planos: baixo custo, e podem curvar-se ligeiramente, i.e. concentração extra ou maior tamanho para a mesma concentração Seguimento do sol com menos precisão: mais simples, mais barato Para CSP os rendimentos baixos, são penalizantes; é preciso melhorar entre 20 a 30% o rendimento global de conversão
15 LFR actuais estão muito longe dos limites definidos pelos princípios da Física Simple Linear Fresnel concentrators are not an ideal optic and fall short of the limit by a large amount; assuming that reflectors are infinitesimally small a Incident light with aperture 2*θ C=b/a C/Cmax=0.45 for the best case ψ=40.4º (rim angle) b SOLARPACES, Berlin September18, 2009
16 CLFR- Patente portuguesa uma configuração possivel Heliostats on an etendue conserving curve SOLARPACES, Berlin September18, 2009
17 A patente portuguesa Rendimento 20 a 30% mais alto! Alta concentração (<100) temperaturas até 500ºC SOLARPACES, Berlin September18, 2009
18 Perspectivas em torno da CLFR em Portugal Uma tecnologia ainda com grande potencial de evolução Outros usos possíveis: Vapor para centrais termicas convencionais: a gás, a carvão Dessalinização Vapor para a industria ( ) Exportar: Espanha, Norte de África (DESERTEC), USA <1.5 euro/wp é mesmo possivel em projectos a uma escala superior a 50 MWp!
19 CSP a produção centralizada de electricidade >50MW (250MW?) A combinação com armazenamento A despachabilidade da energia eléctrica solar Armazenar e quanto? Hoje : ~7h nos projectos tipo ANDASOL ( em Espanha) com sais fundidos. Excelentes resultados. De 7h a 16h uma possibilidade muito interessante (Big SOLAR+armazenamento)
20 US Solar Resources 100% US Power 147x147 km2 park BIG SOLAR!!! 34
21 Can Big Solar supply the grid? From David Mills Beijing paper (2007) California Electricity Grid (CAISO) hourly data for 2006 Turbogenerator capacity matched to peak California load Collector: CLFR Calculation hour by hour for whole year SM1 means array produces at peak exactly the energy required by the turbine at peak; SMx array have x times the area of SM1
22 No Storage concept (9hr production) Copyright Ausra, Inc. 2007
23 16 hr production: Storage Storing hot water/steam on a large scale and low cost (7-21 euro/kwh) Copyright Ausra, Inc. 2007
24 California,with 16 hours storage, 92% correlation with SM3, no costly peaking plant needed!!! 29
25 USA Grid, fed from California and Texas: 96% correlation with 16 hours storage, SM3 30
26 Amadurecimento do conceito Big Solar + storage renders obsolete the concept (concern ) of (with) base load CSP has useful daily and seasonal correlations with load; coal and nuclear do not. Little or no costly peaking plant is required (can use existing Hydro) Is this the time to start thinking that solar energy can be a MAJOR electricity provider on a par with conventional sources?? STORAGE: a very hot topic!!!!
27 Conclusões CSP- Electricidade solar por via térmica: uma tecnologia com muito futuro Mais competitiva/versátil que o fotovoltaico em produção centralizada, grande escala?! Sim c/armazenamento Portugal: não ficar de fora da corrida a esta tecnologia!!!? 1000 MW até 2020? Metas e tarifas (a actual é como se não existisse ) Hibridização com gás! Obrigado pela vossa atenção!
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