A Energia Electrica Termo Solar- CSP(Concentrated Solar...
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A Energia Electrica Termo Solar- CSP(Concentrated Solar Power) por Manuel Collares Pereira CSO- Dreen , RE Professor Catedrático Convidado, IST
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A Energia Electrica Termo Solar- CSP(Concentrated Solar Power)
por
Manuel Collares PereiraCSO- Dreen , RE
Professor Catedrático Convidado, IST
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?)
PLATAFORMA SOLAR DE ALMERPLATAFORMA SOLAR DE ALMERÍÍAA
As 4 tecnologias principais do CSP
T>250ºC
Production of electricity
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)
Abengoa: PS10 (11MWe)•
11MWe, PS10, Abengoa, SanLucar
Paraboloide + motor Stirling•
Paraboloide de revolução + motor Stirling/gerador- conversão directa no foco (700-800ºC)
•
Vantagem : CSP modular, da pequena à grande escala: <25kW
Cilindro parabólicos
•
Seguimento do mov. aparente do sol a um só
eixo
Concentrador parabólico
•Luz-
California-
360Mwp
Kramer Junction. California, 360MWpLuz (tecnologia Israelita)
Parabolic troughs
•
Eurotrough
50MW, ~450ºC
28500 ton
NaNO3+KNO3
ARMAZENAMENTO
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
LFR – Optica do tipo Fresnel
31 metres31 metres
Espelhos planos aproximam a parábola ;
Duplo foco permite melhor rendimento optico
Tamanho relativo de parabólicos convencionais
Fresnel Concepts: LFR Technology, (AUSRA ,Liddell)
40 MW; second stage at Liddell
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
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
b
Incident light with aperture 2*θ
C=b/a
C/Cmax=0.45 for the best case
ψ=40.4º
(rim angle)
September18, 2009SOLARPACES, Berlin
CLFR- Patente portuguesa uma configuração possivel
Heliostats on an etendue conserving curveSeptember18, 2009SOLARPACES, Berlin
A patente portuguesa
September18, 2009SOLARPACES, Berlin
Rendimento 20 a 30% mais alto! Alta concentração (<100) temperaturas até 500ºC
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!
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)
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US Solar Resources
100% US Power147x147 km2 park
BIG SOLAR
!!!
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 yearSM1 means array produces at peak exactly the energy required by the turbine at peak;
SMx array have x times the area of SM1
Copyright ©
Ausra, Inc. 2007
“No Storage”
concept (9hr production)
Copyright ©
Ausra, Inc. 2007
16 hr production: Storage
Storing hot water/steam on a large scale and low cost (7-21 euro/kWh)
California,with 16 hours storage, 92% correlation with SM3, no costly peaking plant
needed!!!
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USA Grid, fed from California and Texas: 96% correlation with 16 hours storage, SM3
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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!!!!
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!
