Uma defesa da energia solar concentrada

Da pv magazine Global

A energia solar concentrada (CSP, na sigla em inglês para concentrated solar power) está experimentando um ressurgimento notável e a Índia revelou uma alocação de 50% para o CSP no seu leilão de energias renováveis para o primeiro trimestre de 2024.

A ampliação do CSP preencherá a lacuna deixada pelos projetos fotovoltaicos e eólicos de geração intermitente para ajudar a abastecer o país mais populoso do mundo com energia renovável contínua, confiável e acessível.

Rajan Varshney, vice-diretor administrativo da National Thermal Power Corporation, a maior empresa estatal de serviços públicos da Índia, disse recentemente: “Agora é o momento certo para a CSP… À medida que a capacidade fotovoltaica e eólica aumenta, cada vez mais energia baseada no carvão será necessária. para torná-lo firme e fornecer eletricidade quando o sol não está presente. Portanto, ao aumentar a energia fotovoltaica, não podemos evitar o carvão, a menos que instalemos CSP e armazenamento em Gujarat e Rajasthan.”

O ressurgimento do CSP pode surpreender os membros da indústria que consideram a tecnologia obsoleta após problemas com locais de grande escala, nomeadamente na Califórnia e no Arizona.

Embora as instalações anteriores fossem enormes, complexas, projetadas de forma personalizada e não replicáveis, minha empresa, 247Solar, obteve financiamento para uma versão modular que resolve esses desafios.

Nossa versão opera com ar superaquecido à pressão atmosférica normal. Armazena energia utilizando materiais simples, não sal fundido, e pode ser produzida em massa em unidades de 400 kW para economias de escala.

O modelo promete reduzir significativamente os ciclos de projeto e retomar as drásticas reduções de custos de CSP alcançadas em seus primeiros anos e que desaceleraram à medida que a tecnologia mais antiga amadureceu.

Demanda

A procura constante de energia tem aumentado devido ao crescimento nas economias emergentes e está a acelerar devido aos centros de dados, às criptomoedas e à inteligência artificial (IA). À medida que avançamos para a electrificação com veículos eléctricos, bombas de calor e aquecimento industrial, o CSP surge como uma solução viável para responder a essas necessidades e fornecer energia contínua.

Os operadores de rede continuam a enfrentar a variabilidade da energia fotovoltaica e eólica. O vento, se soprar à noite, pode ajudar a equilibrar a energia solar diurna, mas o vento é muito mais variável do que a luz do sol e requer linhas de alta tensão de longa distância para chegar ao mercado, o que pode adicionar custos e tempo à implantação de parques eólicos.

Mesmo grandes doses de baterias de íons de lítio – destinadas a lidar com picos de carga matinais e noturnos, como faziam as usinas a gás antes delas – estão longe de ser suficientes para armazenar a energia necessária para manter a rede alimentada durante a noite e durante mau tempo. como as usinas a carvão têm. As baterias também podem conter minerais de conflito, ao contrário dos nossos sistemas de armazenamento de energia térmica.

O custo nivelado de energia (LCOE) do CSP caiu drasticamente, quase 70% desde 2010, oferecendo armazenamento de energia mais longo e mais económico do que as baterias.

A energia solar concentrada voltou a projetos que irão combiná-la com energia fotovoltaica para estender a produção de energia durante a noite, reduzindo o LCOE geral ao aproveitar as sinergias entre as duas tecnologias.

Pioneiros

Alguns dos esforços iniciais de alto nível da CSP acertaram muitas coisas, como a fábrica de Solana da Abengoa Solar, perto de Phoenix, inaugurada em 2013, ou a fábrica de Ivanpah da BrightSource, na Califórnia, a maior instalação solar térmica do mundo na altura, também em 2013.

As plantas iniciais do CSP concentraram o calor do sol em um único ponto, atingindo temperaturas acima de 530 graus Celsius. Nosso sistema aumenta esse limite para cerca de 1.000 graus Celsius.

Esses locais pioneiros também armazenaram energia para operação noturna de seis a 12 horas, visando uma tecnologia mais simples e econômica do que os módulos fotovoltaicos baseados em polissilício.

Contudo, o CSP não é mais apenas enormes instalações de tubos e espelhos no deserto ou torres tão altas quanto uma turbina eólica.

Estamos vendo um novo interesse na aplicação menor, mais simples e mais flexível desta tecnologia pela 247Solar.

Nossas turbinas geram eletricidade a partir de nada mais do que ar superaquecido, portanto não exigem uma mudança de fase da energia de calor para vapor, como fazem outros sistemas CSP.

Sustentável

Armazenamos o calor extra em materiais inertes e baratos, como areia, escória de ferro ou pellets de cerâmica. Isso elimina a necessidade de sal fundido corrosivo e de alta manutenção, juntamente com seus outros desafios químicos e físicos.

Nossas baterias térmicas proprietárias fornecem mais de 18 horas de armazenamento para calor e eletricidade de nível industrial sob demanda. Eles podem produzir energia durante o mau tempo e, quando totalmente descarregados, os geradores podem até funcionar com hidrogênio verde, gás natural ou diesel. Com um factor de capacidade de 85%, no entanto, isso ocorreria com muito menos frequência do que num sistema fotovoltaico mais baterias com um factor de capacidade de 40%.

Nossa solução pronta para uso, que chamamos de 247Solar Plants™, é modular e construída de fábrica para rápida redução de custos por meio de produção em massa e montagem fácil e rápida no local.

Cada módulo tem 400 kW de capacidade de geração com torres de 120 pés – metade da altura das versões anteriores do CSP. Com menos peças móveis do que o CSP convencional, a nossa central solar térmica também é mais fácil de manter num ambiente hostil.

Detemos mais de 30 patentes em todo o mundo, incluindo uma patente geral obtida recentemente na Índia, para todo o nosso sistema CSP; bem como nossos coletores solares proprietários; turbinas Heat2Power ultraeficientes, que utilizam a pressão do ar ambiente; e sistemas de baterias térmicas baratos.

Híbrido

Esta abordagem híbrida aproveita os pontos fortes do CSP e da energia fotovoltaica para gerar energia ininterrupta 24 horas por dia, 7 dias por semana, com a energia fotovoltaica fornecendo eletricidade barata durante o dia, enquanto o CSP armazena o excesso de energia como calor para uso à noite.

Outras empresas, como Heliogen, BrightSource Energy e Acciona, também estão a expandir os limites do CSP com avanços em sistemas habilitados para IA, alternativas para as deficiências do armazenamento de sal fundido e tecnologia de calha parabólica de baixo custo.

As aplicações potenciais para CSP incluem calor e energia combinados dentro ou fora da rede, microrredes, ultra-aquecimento para a indústria pesada, hidrogénio verde e dessalinização verde, bem como energia de base 24 horas por dia, 7 dias por semana, 365 dias por ano – fundamental em economias de rápido crescimento, como como o da Índia.

“Tecnologias emergentes, como a energia solar térmica e a energia solar concentrada, são essenciais para que a Índia cumpra as suas metas de energia renovável”, disse o secretário de Energias Novas e Renováveis da Índia, Bhupinder Singh Bhalla, na abertura da Conferência Internacional sobre Tecnologias Solares Térmicas em Nova Deli, em Fevereiro de 2024.

O CSP é incomparável, especialmente quando integrado à energia fotovoltaica, para capacidade de despacho 24 horas por dia, 7 dias por semana, de energia flexível, confiável e resiliente com zero carbono para atender às demandas energéticas de amanhã.

Sobre o autor: Bruce Anderson, um visionário na indústria solar há quatro décadas, é fundador e CEO da 247Solar, que está comercializando uma tecnologia solar de concentração desenvolvida no MIT e que funciona com ar comprimido superaquecido em vez de vapor. Sua carreira abrange sete empreendimentos empresariais, um best-seller do “New York Times” e o prêmio Lifetime Solar Contribution da American Solar Energy Society.