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Energia heliotérmica é renovável, mas incipiente no Brasil

Altos custos a tornam pouco competitiva em comparação com fontes energéticas convencionais

Publicado em: 03/11/2015Atualizado em: 06/01/2016

Texto: Redação AECweb/e-Construmarket

energia-heliotermica

Fonte limpa e renovável, a energia heliotérmica é fruto do processo de conversão de energia solar em eletricidade utilizando concentradores solares. Também conhecida por tecnologia CSP – Concentrating Solar Power –, sua planta exige terreno plano e irradiação solar direta no local, na medida do possível, acima de 2000 kWh/m²/ano. “Mas é possível viabilizar em locais com valores menores, particularmente no caso de plantas híbridas, onde a energia solar entra complementando a energia requerida por plantas termelétricas movidas por biomassa, gás natural ou carvão”, explica o professor doutor Edson Bazzo, chefe do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).

Com exceção da tecnologia do tipo disco parabólico, as plantas heliotérmicas funcionam em terrenos de grande área, onde são instalados espelhos com capacidade para alimentar ciclos térmicos a vapor. Esses ciclos são constituídos por trocadores de calor para geração de vapor superaquecido; turbina a vapor; gerador de eletricidade; condensador; sistema de controle; e subestação, entre outros equipamentos, além dos auxiliares eletromecânicos utilizados em plantas convencionais.

Basicamente, há quatro tecnologias em uso para geração de energia heliotérmica: concentradores parabólicos, concentradores Fresnel, discos parabólicos e torre central
Edson Bazzo

TECNOLOGIAS EMPREGADAS

“Basicamente, há quatro tecnologias em uso para geração de energia heliotérmica: concentradores parabólicos, concentradores Fresnel, discos parabólicos e torre central”, diz o professor. Os discos parabólicos operam como tecnologia de foco em ponto, onde um receptor é instalado com a finalidade de converter a energia solar em eletricidade, no caso de se utilizar motores do tipo Stirling. O sistema de torre central também opera concentrando a energia solar em único ponto, onde um receptor é instalado para transferir o calor gerado para fluídos especiais (ar ou sal fundido). A finalidade é gerar vapor superaquecido em caldeiras, para operação em ciclo térmico com uma turbina a vapor, como ocorre em plantas convencionais. Em ambos os casos, é possível atingir temperaturas acima de 700oC, gerando vapor superaquecido com temperaturas acima de 540oC.

Os concentradores parabólicos e Fresnel funcionam com os raios solares refletidos para receptores tubulares instalados no foco em linha, por onde circula o fluido térmico – geralmente sal fundido ou vapor d'água –, com limite de temperatura da ordem de 400oC. “São tecnologias que atualmente despertam maior interesse, apesar de operarem com menores temperaturas e, consequentemente, refletirem menores rendimentos no ciclo térmico a vapor", comenta Bazzo. Segundo ele, a tecnologia Fresnel é mais recente e foi desenvolvida com a finalidade principal de reduzir custos.

PLANTAS AO REDOR DO MUNDO

Há, hoje, no mundo, um número considerável de plantas heliotérmicas em operação, com grandes variações de capacidade de geração de energia heliotérmica. Na Espanha, atendendo a uma questão regulamentar, as plantas foram inicialmente limitadas em 50 MW. Uma das maiores plantas heliotérmicas em construção está no Chile e deverá operar com capacidade de até 110 MW. Segundo o engenheiro Edson Bazzo, a área ocupada depende da região e da tecnologia adotada, sendo que no Brasil varia em torno de 2 hectares por MW.

Considerando o custo relativamente baixo da hidroeletricidade, é razoável considerar a aplicação de fontes convencionais de energia no bombeamento de água para irrigação
Edson Bazzo

POSSIBILIDADES NO BRASIL

Mais cara na sua implantação e operação quando comparada a outros processos, até mesmo por se tratar de tecnologia recente, a energia heliotérmica está longe de ser considerada competitiva como já ocorre com a energia eólica. “A exemplo da eólica, a heliotermia chega relativamente tarde no Brasil e não há sequer uma planta de demonstração operando”, ressalta o professor. A melhor região para implantação de plantas é a bacia do Rio São Francisco, onde a irradiação direta normal varia de 2000 a 2300 kWh/m²/ano. Mas há potencial em outras regiões do país, principalmente na nordeste e centro-sul, distante da região litorânea, onde predominam nuvens durante o ano.

Há quem defenda o uso da geração de energia heliotérmica no semiárido nordestino, para atender à demanda dos processos de irrigação. Bazzo, porém, alerta que o custo ainda é elevado. “Considerando o custo relativamente baixo da hidroeletricidade, é razoável considerar a aplicação de fontes convencionais de energia no bombeamento de água para irrigação”, diz.

POSSÍVEIS DESVANTAGENS

Além do custo, que deve tornar-se menor ao longo do tempo, não há outras desvantagens relevantes nas plantas heliotérmicas. A única mencionada por Bazzo se refere ao uso, por algumas instalações, de óleo térmico como fluído de trabalho para transferência da energia solar às caldeiras e turbinas a vapor. “Vazamentos não são descartados, podendo causar pequenos danos ambientais”, observa.

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Edson Bazzo – Graduado em engenharia mecânica, com mestrado e doutorado também em engenharia mecânica pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), incluindo passagem pelo IKE na Universidade de Stuttgart. Atualmente, é professor titular e chefe do Departamento de Engenharia Mecânica da UFSC. Coordena projetos P&D na área de energia, com atuação em temas relacionados a sistemas de bombeamento capilar, geração termelétrica, geração hidrelétrica, geração termossolar, cogeração, carvão, gás natural, biomassa e outras fontes renováveis de energia.