Os coletores solares térmicos são capazes de manter a planta funcionando depois que o sol se põe. Veja mais fotos de ciências verdes. Imagem cortesia de EIA / NREL Se você já comprou compensações de carbono, você deve ter notado que a maior parte ou todo o preço de compra vai para a energia eólica, não solar. No mundo da energia alternativa em grande escala, o vento reina supremo, principalmente porque é mais barato. Mas um desenvolvimento recente na produção de energia solar pode tornar a energia solar uma opção muito mais viável.
Na maioria dos casos, a energia do sol é convertida em eletricidade de uma das duas maneiras:usando células fotovoltaicas, que transformam a luz do sol em eletricidade usando um material semicondutor que absorve fótons e libera elétrons; ou usando turbinas solares térmicas, que usam o calor do sol para gerar vapor, que então gira uma turbina para produzir eletricidade. É o usina de energia solar térmica que está pronto para uma grande mudança.
O grande problema da energia solar é o mais óbvio:o sol não brilha o tempo todo. À noite ou em dias nublados, as usinas simplesmente não conseguem acessar a energia solar. Isso torna a energia solar cara, uma vez que as usinas de energia não funcionam 24 horas por dia, 7 dias por semana. Uma nuvem flutua no alto e a planta fica repentinamente em uma paralisação de energia, não produzindo nada. Ele também torna a energia gerada por energia solar indisponível às vezes - como à noite, quando a demanda de energia é maior.
A solução é simples:armazene a energia do sol para que você possa usá-la quando o sol não estiver disponível. Infelizmente, implementar essa solução tem sido extremamente problemático - até que uma descoberta recente tornou o armazenamento de energia solar uma opção realista para a indústria de energia.
Neste artigo, descobriremos como é possível armazenar com eficiência a energia do sol para que possamos acessá-la quando o sol se pôr. Também veremos a primeira usina de energia comercial construída para usar a tecnologia para descobrir como o sistema funciona.
O material de armazenamento que torna a descoberta possível provavelmente está na sua cozinha agora.
Uma série de coletores é capaz de coletar energia do sol que é armazenada para uso posterior. Imagem cortesia de Sandia National Laboratories A ideia de armazenar a energia do sol não é nova. As pessoas têm tentado imaginar uma maneira de interromper o processo - reter a energia da luz solar por um tempo antes de convertê-la em eletricidade - desde que a energia solar tenha sido uma opção de eletricidade. Todas as tentativas anteriores, no entanto, têm sido proibitivamente problemáticos.
Alguns tentaram armazenar a energia do sol usando-a para bombear água morro acima, onde a energia permanece até que a água volte a descer, liberando-o. Comprimir e depois descomprimir o ar é outra opção. Mas ambos os métodos desperdiçam energia - apenas cerca de 80% da energia solar aplicada é recuperada na outra extremidade [fonte:Bielo]. As baterias também são extremamente ineficientes, tornando-os muito caros para serem uma opção viável de armazenamento em grande escala. Você pode armazenar tanta energia em uma garrafa térmica de café quanto em uma bateria de laptop, que custa dez vezes mais [fonte:Wald].
E é aí que entra a inovação:o calor é fácil de armazenar.
Isso é essencialmente o que a garrafa térmica está fazendo, armazenando o calor daquele café. E o calor gera eletricidade em uma usina de energia solar térmica, então, armazenar calor é uma forma de interromper o processo:deixe o sol aquecer algo, mantenha essa coisa quente até o sol se pôr, e então usar esse calor para gerar o vapor que gira a turbina.
Claro, tão relativamente fácil quanto armazenar calor, você tem que encontrar a substância certa para uma aplicação de energia solar. Para armazenar o calor extremo que opera uma usina de energia solar térmica, a substância deve permanecer estável em altas temperaturas - na área de 750 graus F (400 graus C) - caso contrário, você terá problemas com vaporização e mudanças de pressão [fonte:Bielo]. Também é útil se a substância for barata e prontamente disponível.
Digite aquele branco, coisas cristalinas em seu armário que você provavelmente colocou em seus ovos mexidos, seu copo de margarita e seu edamame:sal. O sal derrete apenas em temperaturas muito altas, vaporiza muito, temperaturas muito altas e está disponível de forma virtualmente ilimitada, fornecimento de baixo custo. Mais, ele perde apenas cerca de 7% da energia gasta [fonte:Bielo].
Na realidade, a primeira usina de energia solar equipada com armazenamento de sal não está usando sal de cozinha. Ele está usando uma mistura de sal diferente, muitas vezes aplicada como fertilizante, uma combinação de nitrato de sódio e potássio. A usina Andasol 1 em Granada, Espanha, é embalado com 30, 865 toneladas (28, 000 toneladas métricas) do material [fonte:Bielo].
Um sistema coletor solar de calha parabólica pode aquecer tubos de óleo a temperaturas tremendas. Imagem cortesia de Sandia National Laboratories A usina Andasol 1 na Espanha começou a gerar energia em novembro de 2008, e enquanto o sol estiver brilhando, ele opera praticamente como qualquer outra usina de energia solar térmica. A luz solar atinge algum tipo de coletor solar - neste caso, um campo de espelhos parabólicos focados em tubos cheios de óleo, que aquece a mais de 752 graus Farenheit (400 graus Celsius). Esse óleo quente é usado para ferver água, que produz vapor, que gira uma turbina.
É apenas quando o sol não está brilhando que o sistema de armazenamento afeta a geração de energia. A configuração é assim:
O campo de coletores solares em Andasol 1 é grande o suficiente para coletar quase o dobro da luz solar que a planta precisa para operar durante os tempos de sol. O óleo extra aquecido é enviado para um trocador de calor que funciona entre tonéis gigantes de sal fundido. Um tanque contém sal fundido relativamente frio (cerca de 500 graus F ou 260 graus C). Esse sal é bombeado para o trocador de calor, onde pega o calor do óleo. O sal fundido agora mais quente (752 graus F ou 400 graus C) flui para o segundo tanque, onde espera até que o sol se ponha atrás de uma nuvem.
Quando a usina precisa do calor armazenado, o sal fundido mais quente é bombeado de volta através do trocador de calor. Lá, ele transfere seu calor para o óleo que vai gerar vapor. O óleo mais quente viaja para o centro de energia, e o sal fundido, agora mais frio, flui de volta para o tanque do resfriador. O processo então recomeça.
Usando sal para armazenar o calor do sol, a planta pode operar sem luz solar, funcionando quase o dobro do tempo que outras usinas de energia solar. A configuração de armazenamento de sal permite que o Andasol 1 gere 50 por cento mais energia do que sem ele - 178, 000 megawatts-hora de eletricidade [fonte:Fairly]. Essa capacidade de geração extra reduz o custo geral da eletricidade da usina. Pode eventualmente rivalizar com o custo da energia a gás natural.
Este tipo de armazenamento de sal não é o único projeto na mesa para armazenar a energia do sol. Algumas plantas estão buscando uma abordagem mais direta que evite o óleo - elas coletariam e armazenariam o calor do sol no sal. A areia é outro material potencial de armazenamento de calor.
E outro grupo desenvolveu um sistema que imita os efeitos moleculares da fotossíntese para armazenar energia solar:ele usa a luz solar para dividir as moléculas de água em hidrogênio e oxigênio, que são então colocados novamente juntos em uma célula de combustível.
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