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Sep 09, 2023

Tecnologias de energia solar concentrada (CSP): status e análise

A tecnologia de energia solar concentrada (CSP) é uma energia renovável promissora

A tecnologia de energia solar concentrada (CSP) é uma tecnologia de energia renovável promissora em todo o mundo. No entanto, muitos desafios enfrentados por esta tecnologia hoje em dia. Esses desafios são mencionados neste estudo de revisão. Pela primeira vez, este trabalho resumiu e comparou cerca de 143 projetos CSP em todo o mundo em termos de status, capacidade, tecnologias de concentração, fator de uso da terra, eficiência, país e muitos outros fatores.

Além disso, os vários desafios enfrentados pela disseminação desse sistema são destacados em termos de fluidos de transferência de calor (HTF), várias tecnologias de armazenamento de energia (ES), técnicas de resfriamento, gerenciamento de água e custo nivelado de eletricidade (LCOE). Além disso, várias propriedades termofísicas do HTF são comparadas dentro da faixa aplicável da operação CSP. No final da revisão, várias tecnologias de hibridização para o CSP com várias fontes de energia renováveis, incluindo fotovoltaica, eólica e geotérmica, são destacadas e comparadas. O país pioneiro no uso de CSP, tecnologia de concentrador líder, tecnologia ES adequada e técnica híbrida eficiente baseada no LCOE são determinados. Os dados analisados ​​neste estudo são essenciais para prever o futuro do CSP nos mercados e sua contribuição para a redução do potencial de aquecimento global.

Energia solar concentrada

Armazenamento de energia térmica

Custo nivelado de eletricidade

Sistemas híbridos de energia renovável

Fluidos de transferência de calor

Cerca de 600 milhões de pessoas na África Subsaariana não têm acesso à eletricidade e cerca de 940 milhões dependem de combustíveis perigosos, como lenha e carvão para cozinhar [1]. A maioria dos sistemas de geração de energia elétrica não armazena energia, pois isso seria extremamente caro. As concessionárias devem, portanto, utilizar mais instalações de queima de combustível fóssil para aumentar ou diminuir conforme necessário para atender à demanda. No entanto, essa estratégia não é ideal porque essas plantas funcionam de forma mais eficaz em plena potência [2]. Para satisfazer a procura de eletricidade compensando eficazmente a escassez de fontes de energia, aconselha-se a implementação de sistemas de energia renovável integrados com diferentes tipos de sistemas de armazenamento de energia. Devido ao aumento projetado de 5,8% no consumo global de energia em 2022, projetos de energia renovável em grande escala estão sendo instalados em todo o mundo [3]. Como resultado, a porcentagem de energia renovável na matriz energética aumentou significativamente. No entanto, projetos adicionais de energia renovável são necessários para complementar ou substituir a falta de fontes convencionais de energia [4,5]. Prevê-se que a porcentagem de renováveis ​​na geração de energia nos Estados Unidos aumente 23% até o final de 2050, conforme mostrado na Figura 1-a. Além disso, a Fig. 1-b mostra a história e a projeção das fontes de energia renovável nos Estados Unidos. Espera-se que a energia solar desempenhe um papel importante na produção de eletricidade esperada nos EUA com uma porcentagem de 51%, seguida pelas tecnologias de energia eólica e hidrelétrica [6,7]. Em todo o mundo, a Fig. 2 mostra a projeção de quebra da geração de eletricidade em 2050. Espera-se que a energia renovável contribua com cerca de 85% da produção global de energia. Além disso, há uma grande dependência esperada da energia eólica seguida da solar fotovoltaica e uma leve dependência do CSP com um percentual de 4%.

A energia fotovoltaica (PV) e a eólica são as tecnologias de energia renovável mais utilizadas para converter a energia solar e eólica em eletricidade para várias aplicações, como residencial [8,9], estufas [10], agricultura [11] e dessalinização de água [12 ]. No entanto, essas fontes de energia são variáveis, o que leva a uma grande intermitência e flutuação na geração de energia [13,14]. Para superar esse problema, os pesquisadores estudaram a viabilidade de adicionar sistemas de armazenamento de energia a essa usina [15,16]. A energia solar concentrada (CSP) é uma tecnologia promissora para gerar eletricidade a partir da energia solar. O armazenamento de energia térmica (TES) é um elemento crucial nas usinas CSP para armazenar o calor excedente do campo solar e utilizá-lo quando necessário.