João Farinha Mendes Unidade de Energia Solar, Eólica e dos Oceanos

Transcrição

1 A PRODUÇÃO DE ELECTRICIDADE POR VIA TERMOSOLAR EM CENTRAIS DE CONCENTRAÇÃO João Farinha Mendes Unidade de Energia Solar, Eólica e dos Oceanos Conferência Energia e Geologia Desafios e Oportunidades, 24 de Setembro 2010

2 Centrais Solares Térmicas. As tecnologias Cilindro-Parabólica Fresnel linear Disco parabólico/motor Receptor central

3 Centrais de Torre

4 Centrais Térmicas Solares Uma ambição à medida das suas capacidades Capacidade única em termos de integração nas centrais convencionais Com armazenamento térmico ou com apoio a fuel fóssil as centrais solares dão garantia de capacidade de abastecimento sem perturbações estocáticas da rede Pode fornecer a potência de pico no Verão quando o vento e a água são escassos. Proporciona aplicações à escala do MW.

5 Centrais de Torre Temperatura de funcionamento : ºC produção de vapor T >1000ºC para combinação com turbina a gás (exige rigor nos materiais/soluções opticas para as cavidades absorsoras) Heliostatos montados em pedestal fazendo o seguimento do sol em dois eixos/controlo individual. Ocupação terreno : ~ 5 Ha/MW Concentração 200 a X Potência : 10 a 200 MW. Custo actual 3.0 euro/wp.

6 Campo de 64 heliostatos com 7x8 m Torre Solar com 54 m de altura Reflector a 45 m com 75 m2 que redirecciona 1 MW de radiação para o solo

7 Central Distribuida Cilindro Parabólica Seguimento do movimento aparente do sol em um só eixo Temperatura de operação: com fluido térmico- até 390ºC + apoio (gás) para operar entre 450 e 470ºC. Absorsor em tubo de vácuo DISS produção directa de vapor Concentração 30 a 80 X e 30 a 80 MW em potência Dimensão adequada >50MWp (2-3 euro / Wp) Colector Eurotrough Deserto Mojave/California Anos / 354 MWp = 9 SEGS Efic annual 14 a 18% e max=21% CF =24% Hibrid: 5 a 25%

8 Reflector Linear Compacto do Tipo Lente de Fresnel CLFR- Compact Linear Fresnel Reflector Aproximar a parábola por espelhos planos, tangentes à mesma Menos absorsor por m2: menos perdas termicas Absorsor fixo: possibilita DISS 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: mecanismo relógio, mais simples, mais barato Temperatura <290ºC: turbina com menor rendimento, mas menor exigência em termos de materiais, sobrevivencia, etc. Menor superficie de solo por m2 de espelho de qualquer tecnologia: 70% Custo actual 1.4 euro/wp

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10 Centrais Disco/Stirling Paraboloide de revolução - conversão directa no foco Motor Stirling/gerador ou miniturbina em ciclo Brayton Concentração : 1000 a 4000 X Interessante para pequena escala ( 5 a 25kW) e aplicações remotas É hoje a mais cara das soluções termicas ( >5 / Wp) Mas é também a mais eficiente (efic. anual 29%)

11 Actividades de investigação na área da conversão térmica da energia solar 100ºC 400ºC >1000ºC Secagem solar Aquecimento solar solar cooking solar cooling Calor industrial Poligeração Potencia (Organic Rankine) Potencia (Steam Rankine) materiais fusion/sublimation produção de hidrogenio Armazenamento

12 Aplicações a alta temperatura CPC secondary concentrator for parabolic trough (ARDISS LNEG/PSA CIEMAT)

13 Aplicações a alta temperatura TERC secondary concentrator for solar furnace (LNEG/PSA CIEMAT)

14 Aplicações a média temperatura Solar to Power design / simulation / assessment Collector prototype development Radiation resources for given locations Simulation of Regenerative Organic Rankine Cycle after Equation of State model Power and reject heat production (e.g. desalination)

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17 A publicação do Despacho nº 18838/2009 da DGEG, de 14 de Agosto, estabeleceu período para a apresentação de PIP para ligação à rede de sistemas de concentração para produção de electricidade solar por via solar térmica (Concentrated Solar Power CSP systems) Neste contexto, visando a construção de sistemas de demonstração tecnológica, com ligação ao SCT nacional, foi prevista a ligação à rede de um total de 28.5 MW de sistemas CSP: 4.5 MW (5.5 MW) para a tecnologia Disco Parabólico-Stirling em sistemas com uma potência máxima de 1.5 MW; 24 MW para as restantes tecnologias CSP (Cilindro-Parabólico, Fresnel Linear, Receptor Central de Torre), em sistemas com uma potência máxima de 4 MW. DecLei 225/2007: 27 c /kwh < 10 MW c /kwh > 10 MW

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20 OPORTUNIDADES PARA A INDÚSTRIA NACIONAL. a produção de heliostatos, a produção de sistemas primários de concentração linear, parabólicos ou planos, todo a metalomecânica associada aos sistemas de suporte destes reflectores a produção de sistemas secundários de concentração 2D ou 3D; a produção de receptores para sistemas de concentração linear e pontual; a produção do subsistema de armazenamento; os componentes mecânicos, eléctricos e electrónicos associados às centrais térmicas encontram aqui campo de aplicação; a produção do software e hardware de controlo (subsistemas e sistema global) a engenharia associada ao desenho, construção e manutenção destas centrais térmicas Principais sectores industriais com potencial para a produção de componentes: as indústrias metalomecânica, de moldes e de vidro por um lado, as empresas de serviços de engenharia de projecto e de electrónica de controle por outro.

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22 Investing in the Development of Low Carbon Technologies (SET-Plan) A TECHNOLOGY ROADMAP {SEC(2009) 1295}

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24 Cooperação internacional em CSP PSA + DLR + WI + PSI +... USA + Australia +...

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