GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA COM COLETOR SOLAR E MOTOR STIRLING

GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA COM COLETOR SOLAR E MOTOR STIRLING Lourenço Btist Roxo lourenco_roxo@yhoo.com.br O presente trblho tem como met o projeto de coletores solres de disco prbólico, os quis, germ energi elétric prtir de um motor Stirling ligdo um gerdor. Tis dispositivos já existem, pelo menos, desde décd de setent, ms seu uso ind é pouco mplo. São presentdos conceitos fundmentis o entendimento dos sistems de conversão de energi solr em mecânic. Tmbém são expostos métodos pr clculr grndezs pertinentes à rdição solr, e desenvolvem-se relções entre os prâmetros geométricos dos coletores (concentrdores) e energi térmic disponibilizd pós concentrção. Além disso, o ciclo Stirling é nlisdo e são exposts equções que dizem respeito os fluxos de energi neste. Fz-se o projeto do coletor e do receptor, tmbém se obtém o rendimento térmico do motor, com isso, estim-se o rendimento globl do dispositivo e potênci elétric útil, fim de tender um demnd reltiv à eletrificção rurl. Este projeto serve como bse metodológic pr confecção de um plnilh que generliz o método de cálculo e permite obter o dimensionmento dos equipmentos em questão pr qulquer demnd de potênci elétric, bem como pr qulquer irrdição solr médi locl. Por fim, reliz-se um nálise de vibilidde econômic dos equipmentos. Plvrs chve: 1.Energi solr.gerção de energi elétric 3.Motores térmicos 1. Introdução N tulidde, um grnde desfio d engenhri é otimizção do gerencimento dos recursos nturis. Est titude objetiv em últim instânci o desenvolvimento sustentável. Visndo isto, estão sendo estudds técnics pr melhorr o uso de fontes renováveis de energi, como: solr, eólic, hidráulic e de biomss. Outr tendênci é primorr os mecnismos de trnsformção energétic. Desej-se evitr desperdícios. O presente trblho se insere neste contexto, n medid em que objetiv estbelecer o projeto de coletores solres de disco prbólico com motor Stirling e gerdor elétrico no foco. Isto é, trt-se de um plicção de gerção de energi elétric prtir de energi solr. Dentre s lterntivs de colet solr pr fins de produção de eletricidde est é, tulmente, que se mostr mis eficiente. No entnto, est, ind é pouco difundid no mercdo, os projetos já instldos e funcionndo são protótipos. Um vntgem d utilizção deste dispositivo é o fto dele ir de encontro com tendênci de descentrlizção d produção de energi elétric. Ele pode ser usdo pr prover comuniddes fstds dos grndes centros com eletricidde. E, seu cráter modulr permite, ind, se instlr mis uniddes, reltivmente rápido, cso demnd de energi elétric d comunidde umente significtivmente. O resultdo deste trblho consiste em um plnilh que fornece o dimensionmento do equipmento, bem como um estimtiv de custos. Pr tnto, bst o usuário inserir como ddos de entrd irrdição solr médi do locl de instlção e demnd de potênci elétric ser tendid. Tl plnilh foi elbord prtir d generlizção do método de projeto plicdo um coletor ou concentrdor solr bse, sobre o qul se discorrerá o longo do texto. A Fig. (1) expõe um sistem concentrdor solr / Stirling construído e em operção..conceitos fundmentis sobre rdição Figur 1. Dispositivo similr o projetdo (EuroDish, 00) Pr o desenvolvimento do presente trblho é essencil o conhecimento de certos conceitos cerc d rdição, já que, energi solr proveitável por métodos convencionis de colet, cheg n superfície terrestre n form rdinte. A rdição é um form de trnsporte de energi que pode ser vist como propgção de onds eletromgnétics, portnto, el present possíveis comprimentos de ond. Muits ds proprieddes físics d rdição dependem do comprimento de ond considerdo (proprieddes espectris), por isso é comum se trblhr com s chmds 1

proprieddes totis, que são médis integrds ds proprieddes espectris, pr todos comprimentos de ond ou pr um bnd de comprimentos. Além d crcterístic espectrl d rdição, existe outr que tmbém é fundmentl, direcionl. A não ser que superfície emissor de rdição sej difus, s intensiddes e outrs proprieddes mudm conforme direção em que se vli emissão. Ms tmbém é muito comum trblhrmos com médis integrds sobre tod região de propgção d rdição. Definmos, inicilmente, pelo menos dus grndezs essenciis o projeto do coletor solr, ests são: irrdição (G) e poder emissivo (E). A irrdição consiste no fluxo de energi rdinte que incide sobre um superfície, por unidde de áre dest. Já o poder emissivo quntific o qunto de energi por unidde de tempo e de áre d superfície emissor, pode ser emitid, estndo este, estritmente ligdo à tempertur d superfície emissor. Outrs três proprieddes de interesse pr o projeto são: refletividde (ρ), bsortividde (α) e trnsmissividde (τ). A primeir represent qunto d irrdição incidente é devolvid o meio por reflexão. A segund indic qunto d irrdição incidente é bsorvid pel superfície. E, últim nos diz qunto d irrdição incidente trvess superfície. O corpo negro é um superfície idel, que serve como bse pr muitos cálculos ns nlises d rdição. Ele tem s seguintes proprieddes: - Absorve tod rdição incidente, independentemente do comprimento de ond e direção. - Pr um tempertur e comprimento de ond ddos, nenhum superfície pode emitir mis energi do que um corpo negro. - Embor rdição emitid por um corpo negro sej um função do comprimento de ond e d tempertur, el é independente d direção. Isto é, o corpo negro é um emissor difuso. 3. Coletores solres Os prâmetros mis significtivos de um concentrdor solr são sus txs de concentrção. Existem váris forms de se definir tis txs, ms s mis usuis são: tx geométric de concentrção (C g ) e tx de concentrção de fluxo (C f ). Sus expressões mtemátics são dds pels Eqs. (1) e (). C = g A A r (1) G C f = G r () Os termos A e A r são s áres d bertur do coletor e do receptor, respectivmente. Já, G r e G são s irrdições incidentes no receptor e n bertur do coletor, respectivmente. Repre que se não houvesse perds no processo de reflexão do concentrdor, s dus txs de concentrção serim iguis. Ms, n relidde C f é sempre menor que C g. E, um form de se mensurr qunto d energi disponível que cheg no coletor é trnsmitid o receptor, é por meio d rzão: η CO C = C f g Gr Ar =. G A (3) Est relção é conhecid como eficiênci de concentrção. E, é clro, qunto mior, melhor é o proveitmento d energi solr feito pelo coletor. Pr concentrdores prbólicos circulres como o d Fig. (1) o vlor de C g n prátic vri entre 100 e 5000. Esses sistems consistem em refletores em form de prtos prbólicos que concentrm os rios solres incidentes em um receptor loclizdo no ponto focl. A tempertur no foco d prábol tinge lts temperturs chegndo té 750 C. Esses concentrdores são montdos pr rotcionrem em torno de dois eixos distintos pr seguir o Sol, já que pr um eficiênci máxim há necessidde de que os rios incidentes sejm normis à bertur do coletor. De todos os tipos de concentrdores solres, esse sistem tem mostrdo mior eficiênci de gerção elétric, chegndo cerc de 9% com uso do motor Stirling no foco. A fix de potêncis elétrics gerds com est configurção é de 5 5 kw. A geometri deste tipo de coletor é fixd por dois prâmetros, o diâmetro d bertur D e distânci focl F, ou o diâmetro d bertur D e rzão de bertur N = D/F. A Fig. () mostr seção trnsversl de um concentrdor prbólico circulr.

3 A superfície prbólic tem propriedde de refletir todos os rios solres que incidm prlelos o eixo óptico do espelho (eixo que lig o ponto O o Foco), pr o seu foco como se observ n Fig. (): Figur. Esquem geométrico do perfil prbólico (Fujii, 1990) A prtir d Fig. () é possível obter um série de relções geométrics, sendo mis importnte: 1 x = y 4F (4) Est, relcion s coordends crtesins que descrevem curv à distnci focl d prábol. A Fig. (3), expõe mis ou menos o mesmo rrnjo d Fig.(), ms gor lev-se em cont o seguinte fto: os rios solres não incidem perfeitmente prlelos entre-si, ms sim com um ângulo sólido de proximdmente 3. Figur 3. Esquem do perfil prbólico levndo se em cont o ângulo de incidênci de 3 (Fujii, 1990) Est incidênci não prlel cus concentrção dos rios solres, não em um ponto, ms sim sobre um região de diâmetro d = 0,0093F, onde F é distânci focl. 4. Escolh de prâmetros do coletor ou concentrdor (bse pr confecção d plnilh gerl) Optou-se por utilizr um concentrdor prbólico composto por um conjunto de 1 segmentos de fibr de vidro, um dos seguimentos é exposto n Fig. (4). Um fino espelho de vidro, com espessur de 0,8 mm, é coldos n superfície de cd um dos seguimentos, com isso tinge-se um refletividde de ρ = 0,94. Est escolh se deve o fto de existir um protótipo rel com ests crcterístics. Com isso, é possível comprr os resultdos teóricos com os práticos e verificr qulidde do modelo dotdo.

4 Figur 4. Segmento do coletor prbólico (EuroDish, 00) A seguir escolhe-se os prâmetros que definem o perfil prbólico do coletor. Prâmetros relevntes: - Diâmetro d bertur: D = 8 m. - Distânci focl: F = 4 m. - Rzão de bertur: N =. - Áre d bertur: A = 50,7 m. - Assumindo-se que rdição solr incidente médi sej G = 640 W/m tem-se que o fluxo de energi incidente sobre o coletor: - Q coletor = G.A = 3,17 kw. 5. Escolh de prâmetros do receptor (bse pr confecção d plnilh gerl) A Fig. (5) represent um receptor do tipo cvidde com orifício, que é o mis usul pr presente plicção, dentro dele ficm os tubos (Fig. (6)) que trocm clor com o fluido de trblho do ciclo Stirling. A Fig. (7) present o procedimento geométrico pr determinção do diâmetro d bertur d cvidde do receptor.. Figur 5. Receptor (Fujii, 1990) Figur 6. Tubos internos o receptor (EuroDish, 00) Figur 7. Esquem geométrico pr determinção d bertur do receptor (Fujii, 1990)

5 A prtir d Fig. (7), clcul-se ψ = 53,13 º. Com isso, obtém-se um vlor de diâmetro de bertur ωn de proximdmente 8 cm, no entnto, será dotdo o dobro disto (16 cm), pr que C g fique em torno de 500. Assim, os prâmetros do receptor são: - Áre d bertur: A r = 0,0 m. - Tx de concentrção geométric: C g = 513. 6. Distribuições de irrdição e temperturs no plno focl (n bertur d cvidde do receptor) A Eq. (5) express um form de se obter irrdição incidente sobre o receptor: G r = 4G ρ 16 N 1 ( ) 0,0093 16+ N (5) Onde G é irrdição incidente sobre bertur do espelho (coletor) e ρ é refletividde. Est equção mostr que irrdição que tinge o receptor (G r ) não está relciond com os vlores individuis de D ou F, ms sim o vlor d rzão de bertur N (neste cso tem-se N = ). É importnte o fto de que: o mior vlor de G r é encontrdo no centro d imgem solr no plno focl e seu vlor diminui à medid que nos fstmos deste ponto centrl. A Fig. (9) mostr dependênci entre o vlor d irrdição e posição no plno focl, nel são presentds curvs pr diferentes vlores de N, onde o eixo ds bscisss represent r/d, sendo r: distânci entre o ponto do plno focl considerdo e o centro d imgem solr, e d o diâmetro d imgem solr. O eixo ds ordends fornece os vlores do dimensionl G ou 16 N, que pr r/d > 0,5 deve r 1 4G ρ 16 + N ( 0,0093) decrescer conforme Fig. (9). Figur 8. Vrição d irrdição no receptor em função d posição do plno focl pr diferentes vlores de rzão de bertur (N) (Fujii, 1990) Como 4G ρ é constnte, qundo r/d ument (pr r/d > 0,5) G r diminui. Portnto, dotou-se o seguinte ( ) 0,0093 procedimento: estimou-se um G r médio, ponderdo pels áres sobre s quis seus diferentes vlores incidem. Isto é, considere s circunferêncis concêntrics exposts n Fig. (10), fzendo uso d Eq. (5) e d Fig. (9), obtêm-se os vlores dos G r s pr cd um ds regiões nelres, em seguid se clcul médi ponderd pels áres. Foi feit G = G A + G A +... + G seguinte ponderção: ( ) rmédio r1 1 r ri i r. O espçmento entre s circunferêncis utilizdo foi de 0,1r/d. O mesmo procedimento pode ser dotdo pr se clculr um tempertur médi do receptor, fzendo uso d Eq. (6) e d Fig. (9), já que n Eq. (6) tmbém prece o dimensionl: 16 N. 1 16 + N A A

6 T 4 m T 4 o 4G ρ 16 N 1 1 ( 0,0093) 16 + N σ (6) Onde, T m é tempertur médi do receptor (plno focl), T o tempertur do mbiente e σ constnte de Stefn- Boltzmnn, que vle 5,670.10-8 W/m K 4. Repre que os tubos do receptor que trocm clor (Fig. (7)) não estão no plno focl (bertur d cvidde), ms sim um pouco mis frente deste, no entnto, eles estão próximos o suficiente do orifício pr que possmos considerr que su tempertur é mesm que seri se estivessem no plno focl. Figur 9. Circunferêncis concêntrics pr obtenção de G r médio e T m A distribuição não uniforme d irrdição no plno focl pode ser melhor enxergd no gráfico d Fig. (11), onde os pontos do plno (xy) representm os pontos do plno focl (bertur do receptor), e o eixo z, os vlores de G r em kw/m. Figur 10. Representção d distribuição de Gr no plno focl (EuroDish, 00) O vlor médio encontrdo pr G r vle: G r = 14,6 kw/m. Assim, energi térmic que será disponibilizd o motor Stirling (sem computr s perds por re-emissão) pode ser clculd como Q Trec = G r.a r = 6,1 kw. Dispondo deste vlor e do vlor do fluxo de energi incidente sobre o coletor (G.A ), pode-se obter eficiênci de concentrção do coletor η = 81,1%. Assumindo um tempertur mbiente de 5 ºC, tem-se: T m = 493 ºC. As ponderções form feits em plnilhs de Excel, o que permitiu que fossem desenvolvids rotins em lingugem VBA que possibilitm obter G r médio e T m prtir de G e prâmetros geométricos do coletor e receptor, fornecidos pelo usuário. CO

7 7. Perd de clor por re-emissão A prtir d equção: Q perds = εσar ( Tm To ), pode-se encontrr quntidde de clor perdid pr o meio por rdição do receptor. Assumindo um tempertur mbiente de 5 ºC e emissividde de corpo negro pr o receptor, ou sej 1, tem-se: Q perdido = 38 W. Assim, energi térmic efetivmente disponível o ciclo Stirling vle: Q disp = 5,7 kw. 8. Cálculo do rendimento do motor Stirling O rendimento do ciclo Stirling é ddo pel Eq. (7): 4 4 η STIRLING V 1 m. R.ln H V = V 1 m. R. TH.ln V.( T T ) L = ( T T ) H T H L (7) Como o rendimento térmico idel do ciclo Stirling é igul o de Crnot, e gor já dispomos ds temperturs dos reservtórios térmicos de lt e bix, podemos obter o seu vlor. Pr T H = 493ºC = 766 K e T L = 5ºC = 98 K, temse um rendimento térmico igul : η = 61%. No entnto, como os motores reis presentm váris irreversibiliddes, consideremos que o rendimento rel sej mis ou menos metde deste, conforme o proposto em (Wlker, 1973), portnto, η = 30%. 9. Potênci elétric disponível e rendimento globl A potênci mecânic disponível no eixo do motor Stirling será d ordem de P mec = η. Q disp, P mec = 7,7 kw. Agor, supondo que eficiênci do gerdor elétrico sej d ordem de 95%, teremos um potenci elétric disponível de: P el = 7,3 kw. Com isso, tem-se um rendimento globl de gerção de energi elétric de: ηtotl = P el /Q coletor =,7%. 10. Generlizção do método Bsendo-se n metodologi desenvolvid nos tópicos 4 9 deste rtigo, qul objetiv obter potênci elétric disponibilizd prtir de informções de dimensões do equipmento e d irrdição solr médi locl, elbor-se um bordgem invers. Em que, o usuário d plnilh fornece demnd de potênci elétric desejd e o vlor de G, ssim plnilh mostr s dimensões e outros prâmetros relevntes do projeto, bem como um estimtiv de custos. Os procedimentos pr se obter plnilh objetivo são expostos n seqüênci. Como já menciondo no item 6, foi possível desenvolver rotins em Visul Bsic pr o Excel. Ests, fornecem o vlor d irrdição médi que tinge bertur do receptor (G r ), bem como su tempertur médi (T m ). Os ddos de entrd pr mbs são: irrdição médi locl (G ), o diâmetro d bertur do coletor prbólico (D ), rzão de bertur do coletor (N) e o diâmetro de bertur do receptor (d rec ou ω n ). O nome ds funções são Grmedio(G, D, N, d rec ) e Trmedio(G, D, N, d rec ), respectivmente. G, D e N devem ser ddos pelo usuário, ms d rec é clculdo prtir de outr função, qul se chm tgpsi(n). Est, clcul tngente do ângulo ψ (vide Fig. (7)) e d rec é obtido por geometri, ms o d rec dotdo é o dobro do obtido pel equção, por motivos já explicdos no item 5. Fzendo uso dests três funções é possível elborr um série de plnilhs de ddos que serão usds como bse pr confecção d ferrment que se objetiv construir. É importnte dizer que pr tods s plnilhs o vlor d rzão de bertur do espelho prbólico será sempre mntido em N =. Isto, pois seri complicdo embutir s informções gráfics d Fig. (9) n progrmção ds rotins. A Tb. (1) expõe um ds plnilhs bse, n qul, G foi mntido em 600 W/m e vriou-se D de 6 8 m. No trblho completo utilizrm-se mis vlores de D. E, tmbém, plnilhs nálogs form feits com diferentes vlores de G : 400, 500, 700 e 800 W/m. Com isso, pôde-se estbelecer um relção entre G, P El e D. A mneir de se fzer isso é expost n seqüênci. Com estes ddos é possível plotr um gráfico de D em função de P El (Fig. (1)), pode-se então interpolr os pontos impressos, por um função do tipo D = coeficiente. P El 0,5. Fremos isso, tmbém, pr os vlores de G diferentes de 600 W/m. Por fim ter-se-á cinco funções de interpolção (pr cd um dos G s) que relcionm P El com D, então é feito um gráfico dos coeficientes dests funções em função de G (Fig. (13)). Dispondo destes pontos pode-se interpolá-los por um função potênci do tipo: coeficiente = G x. Finlmente, é fácil elborr um plnilh em que o usuário entre com G e o Excel clcul internmente o coeficiente que relcion P El e D. Então, o usuário deve fornecer tmbém demnd de potênci elétric P El, ssim plnilh fornece o diâmetro de bertur do concentrdor prbólico e prtir dí pode computr tods s outrs vriáveis do projeto, um exemplo pr G = 800 W/m e P El = 7,5 kw pode ser visto n Tb. (). Adicionlmente, o Excel fornece um tbel com estimtivs de custos de instlção e operção, tis vlores form coletdos do site solrpces e presentm incertez de mis ou menos 15%, por isso, tmbém são mostrdos os custos máximos e mínimos n Tb. (3), que corresponde à exibição de custos do protótipo dimensiondo n Tb. ().

8 Tbel 1. Exemplo de plnilh bse com G = 600 W/m Ddos de Entrd Ddos de Síd G D N F A d r A r Gr C f C g η CO T m η Stirling P Term P Perdid P El η Totl 600 6 3 8,7 0,116 0,0106 1389,045 315 659 0,87 564,13 0,3 14,770 0,91 4,49 0,6 600 7 4 38,48 0,136 0,0145 1389,078 315 659 0,87 564,13 0,3 0,104 0,397 6,09 0,6 600 8 4 50,7 0,155 0,0189 1389,10 315 659 0,87 564,13 0,3 6,59 0,518 7,874 0,6 Legend: G Irrdição solr incidente sobre o coletor [W/m ] C f Tx de concentrção de fluxo D Diâmetro de bertur do coletor [m] C g Tx de concentrção geométric N Rzão de bertur do coletor η co Eficiênci de concentrção F Distânci focl do coletor [m] T m Tempertur médi no receptor [ o C] A Áre de bertur do coletor [m ] P Term Potênci disponibilizd o motor Stirling [kw] d r Diâmetro d bertur do receptor [m] P Perdid Potênci desperdiçd em perds [kw] A r Áre d bertur do receptor [m ] P El Potênci elétric produzid [kw] G r Irrdição incidente sobre o receptor [W/m ] η totl Rendimento globl Figur 11. Estbelece relção D =,85. P El 0,5 pr G = 600W/m Figur 1. Estbelece relção coeficiente = 99,41. G -0,55 Repre que ests curvs serim rets, conforme exposto no trblho completo, se tomássemos áre do coletor, ou D em função de P El. Pois, obvimente, potênci elétric produzid é diretmente proporcionl à áre projetd do espelho prbólico.

9 Tbel. Dimensionmento do equipmento pr G = 800 W/m e P El = 7,5 kw Ddos de Entrd Ddos de Síd G PEl N D F A d r A r Gr C f C g η CO T m η Stirling P Term P Perdid η Totl 800 7,5 6,89 3,45 37,9 0,1336 0,0140 185,455 316 659 0,87 607,84 0,33 5,980 0,47 0,5 Tbel 3. Exemplo de estimtiv de custos pr P El = 7,5 kw Custo inicil Médi (R$) Mínimo (R$) Máximo (R$) Concentrdor Prbólico 56.700,00 48.195,00 65.05,00 Receptor.700,00.95,00 3.105,00 Motor Stirling 74.50,00 63.11,50 85.387,50 Gerdor 1.458,00 1.39,30 1.676,70 Sistem de Refrigerção 945,00 803,5 1.086,75 Mteril Elétrico 675,00 573,75 776,5 Construção d Plnt 6.750,00 5.737,50 7.76,50 Engenhri 14.580,00 1.393,00 16.767,00 Inicio de Operção 4.75,00 4.016,5 5.433,75 TOTAL 16.783,00 138.365,55 187.00,45 Custo de operção R$/kWh R$/kWh R$/kWh Mão de obr 0, 0,18 0,5 Mteril 0,16 0,14 0,19 TOTAL 0,38 0,3 0,43 11. Conclusão O Brsil é um pís com elevdo potencil pr implementção de plnts gerdors solres, devido à existênci de grndes áres com lto nível médio de irrdição solr diret, principlmente ns regiões loclizds no estdo d Bhi e norte de Mins. A gerção heliotérmic, trvés do uso d tecnologi do disco prbólico, pode vir ser um bo opção pr o setor elétrico brsileiro, tendo em vist o tendimento de comuniddes isolds, prticulrmente em regiões como no semiárido bino, onde se presentm s melhores condições climtológics pr implntção de plnts térmics, tis como: bix nebulosidde, precipitção reduzid, bix umidde, lt insolção, e um dos mis ltos níveis de rdição solr diret no Brsil. Sem contr que se trt de um form de energi limp, sem emissão de poluentes e que cus pouquíssimo impcto mbientl. Além disso, é um form de descentrlizr gerção elétric e livir o sistem tulmente sobre-crregdo, grntindo mior segurnç e estbilidde. Outr observção plusível é que se mtriz energétic brsileir, hidrelétric, pssr por novos períodos de escssez, isto é, de sec, os sistems solres são bons pr compensr este desequilíbrio, já que n estigem há menos nuvens e conseqüentemente mior incidênci solr. No entnto, ind deve hver um evolução tecnológic que permit brter os componentes do conjunto concentrdor/stirling pr que su instlção poss se tornr viável ns regiões do pís que o mis necessitm, isto é, s zons isolds dos grndes centros urbnos. Observ-se que os equipmentos mis cros são: o motor Stirling e o concentrdor prbólico e que o custo de operção (R$ 0,43/kWh) conforme esperdo, é lto em relção o preço d eletricidde fornecid, por exemplo, pel Celpe (distribuidor de energi do estdo de Pernmbuco, região geogrficmente privilegid pr instlção de dispositivos heliotérmicos), cuj trif pr consumidores de bix rend (público lvo do projeto em questão) vle 0,114 R$/kWh (pr consumidores de 0 30 kwh mensis). Como se pôde ver o custo inicil dos protótipos tmbém é bstnte elevdo em relção, por exemplo, o custo de um gerdor Diesel de potênci equivlente. Enqunto pode-se dquirir um grupo gerdor diesel de 7,5 kw por R$ 3.500,00, um equipmento concentrdor/stirling de mesm potênci não si por menos que R$ 138.000,00. Ms s perspectivs são otimists, enqunto, hoje um protótipo cust em médi US$ 1.000,00/kW, estim-se que em 030 este custrá US$ 1.000,00/kW. Ms, previsão pr 030 se bsei n implntção de um centrl gerdor com muitos módulos e cpcidde de gerção de 30 MW. As expecttivs são, o contrário de um dos propósitos deste trblho, de se construir grndes instlções de gerção contendo milhres de dispositivos concentrdor/stirling. Est lterntiv prece ser bem mis promissor do que fbricção de módulos individuis pr tender pequens comuniddes isolds. A não ser

10 que sej fbricd um grnde quntidde de equipmentos pr tender muits comuniddes e vils ruris, pr que seu custo diminu. Perceb que estes vlores não form obtidos diretmente de fornecedores, ms sim de um levntmento disponibilizdo no site SolrPces. Por isso, podem não condizer com relidde, tnto é que presentm um incertez de mis ou menos 15%. Como confecção d plnilh de custos se bsei n colun ATUAL d Tb. (4.19), elborou-se, tmbém, outr plnilh em que o usuário pode entrr com os vlores dos custos individuis em R$/kW, pr obter um estimtiv mis precis e condizente com relidde do tempo presente em que se estej usndo plnilh. Vle ind comentr que hoje é muito difícil encontrr informções sobre este tipo de dispositivo, miori dos textos são dtdos no máximo do no de 003. Prece que indústri present ciclos de eufori e pti qunto o tem concentrdor/stirling, s empress fzem protótipos, desistem dos projetos e às vezes voltm tentr, cso d MDA, isto é evidencido no tópico.3. A despeito disto, existe lgum investimento em pesquiss nest áre, tlvez o mior representnte dests sej o SunLb, cujo site encontr-se n bibliogrfi recomendd. Outr empres que ind investe em protótipos é Stirling Energy Systems, cujo site tmbém está n bibliogrfi recomendd, est tem muitos projetos pr o futuro, ms tmbém prece estr esperndo evolução tecnológic que ir brter os sistems concentrdor/stirling. Por fim, pode-se dizer que no que tnge o desenvolvimento de um ferrment pr dimensionmento de dispositivos concentrdor/stirling o presente trblho cumpriu su missão. Sendo que metodologi desenvolvid pode ser plicd pr o projeto de concentrdores solres de foco pontul pr outros fins tmbém, por exemplo, n gerção de vpor pr utilizção em ciclos Rnkine ou em processos. 1. Bibliogrfi recomendd Vn Wylen, G.J.; Sonntg, R.E.; Borgnkke, C. Fundmentos d Termodinâmic Edgrd Blücher, 003. DeWitt, D.P.; Incroper, F.P. Fundmentos de Trnsferênci de Clor e Mss LTC, 003. Hywood, D. An Introduction to Stirling-Cycle Mchines Stirling-Cycle Reserch Group, University of Cnterbury. Wlker, G. Stirling-cycle Mchines, Oxford University, 1973. Fujii I. From Solr Energy to Mechnicl Power hrwood cdemic publishers, 1990. Frs, Arthur P. Het Exchnger Design. ed, Wiley Interscience, 1989. Afgn, N.H.; Schlünder, E.U. Het Exchngers: Design nd Theory Sourcebook Script Book Compny, Wshington, D.C, 1974. Brros, R.W.; Avlição Teóric e Experimentl do Motor Stirling Modelo Solo 161 Operndo com Diferentes Combustíveis Dissertção de estrdo Universidde Federl de Itjubá, 005. Wilke, H. Desenvolvimento de um Módulo Combustor Biomss-Motor Stirling Aplicd Sistems de Gerção Isold e Bsedos em Gerdo de Indução Universidde Federl de Itjubá, 003. Schlich Bergermnn nd Prtner, Structurl Consulting Engineers EuroDish Stirling, 00. (Internet) Cordeiro, P.; START Report /98 Interntionl Energy Agency (IEA), 1997. (Internet) Trigoso, F. B. M. Demnd de Energi Elétric e Desenvolvimento Socioeconômico: o cso ds comuniddes ruris eletrificds com sistems fotovolticos Tese de Doutordo presentd o progrm Iteruniddes de Pós- Grdução em Energi d Universidde de São Pulo, 004 http://www.solrpces.org/ (01/11) http://www.stirlingenergy.com/ (01/11) http://www.energyln.sndi.gov/sunlb/index.html (3/10) http://www.sbp.de/en/fl/mittig.html (4/10) http://www.solo-germny.com/english/frmes/frme_stirlingengine.html (1/10) http://www.celpe.com.br (10/11) ELECTRICITY GENERATION WITH SOLAR DISH AND STIRLING ENGINE Lourenço Btist Roxo lourenco_roxo@yhoo.com.br The gol of this report is the project of prbolic dish mirrors with Stirling engine linked to genertor t the focus point. This kind of device exists t lest since the seventy s. But, it is still being technology tht is not widely spred. In this text, essentil concepts for understnding the systems which deliver mechnicl energy from solr source re shown. Methods to clculte vlues relted to the solr rdition re lso exposed, nd reltions between the geometricl prmeters of the collectors nd the therml power vilble, fter concentrtion, re developed. Furthermore, the Stirling cycle is nlyzed, nd equtions bout the energy flux over the cycle re presented. The collector nd the receptor devices re projected; the engine efficiency is estimted in order to obtin the globl efficiency nd the disposble electricl power. A project is mde bsed on medium vlue of solr irrdition of certin region here in Brzil. This one is used s methodologicl bse for the confection of n Excel pln which generlizes the clcultion method nd llows us to obtin the equipments dimensions for ny electric power demnd or ny medium locl solr irrdition. Finlly, it is mde n economic vibility nlysis of the equipments. This text ims to be useful tool for future reserches nd experiments on the use of punctul focus prbolic concentrtors nd Stirling Engines. Keywords: 1.Solr energy.electricity genertion 3.Therml engines

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