_Hinrichs_Kleinback

330 Energia e Meio Ambiente
Se 20 kg de água por segundo (32 gals/minuto) caem de uma altura de 5 m, então a troca
de energia a cada segundo é 20 kg x 9,8 m/s 2
x 5 m = 980 J. A energia elétrica disponível é
Força = 980 J x = 980 W x 0,8 = 780 W,
onde Eficiência é a eficiência de conversão da turbina (0,8 neste caso). Se esta força pode ser
obtida 24 horas por dia e 30 dias por mês, a energia elétrica que pode ser obtida em um mês é
Energia = força x tempo = 780 W x 24 h/d x 30 d/mês
= 560 kWh/mês.
Um tipo comum de turbina é a turbina Pelton, projetada para a utilização com uma
elevada altura de carga (queda vertical de mais de 10 m). Sistemas de baixa altura de carga
(2 metros a 6 metros) utilizam turbinas do tipo propulsor, que são semelhantes a propulsores
de barco (veja a Figura 12.12d).
G. Instalações Elétricas Termais Solares
Sistemas termais solares utilizam coletores concentradores para focar diretamente a luz
solar para a produção de fluidos de alta temperatura. A tecnologia termal solar possui uma
vasta gama de aplicações, que incluem a geração de eletricidade, o fornecimento de calor
para processos industriais e a produção química e metalúrgica. Existem três tipos de sistemas
coletores concentradores (Figura 11.13): calhas ou depressões parabólicas, que são utilizadas
para aplicações que requeiram temperaturas medianas, pratos parabólicos e
receptores centrais, que são capazes de atingir altas temperaturas.
Sistemas de calhas trabalham por meio da utilização de refletores parabólicos dispostos
em uma configuração de calha ou depressão para concentrar em até cem vezes a luz
solar em um tubo cheio de fluido posicionado ao longo da linha de foco. O principal benefício
da concentração é que se podem alcançar temperaturas muito altas do fluido, até
400°C. Por meio de um trocador de calor, o fluido produz vapor, que é, então, utilizado
para fazer funcionar uma turbina para gerar eletricidade. Construído em 1984, o Solar
Electric Generating System (Segs) localizado no Sul Califórnia, tinha uma produção inicial
de aproximadamente 13 MW de energia elétrica. O Segs agora fornece 350 MW e é responsável
por aproximadamente metade de toda eletricidade gerada diretamente a partir do
Sol no mundo. A eficiência geral da conversão de luz solar em eletricidade utilizando-se
esta tecnologia é de algo em torno de 25%. O custo da primeira unidade foi próximo de
US$ 4.000/kW. Atualmente, os preços da eletricidade produzida por esta instalação variam
entre US$ 0,08 e US$ 0,12 por kWh. Hoje em dia existem mais de 15 milhões de pés 2
de coletores concentradores, principalmente na Califórnia, representando 1.200 MW de
potencial de pico de energia.
Receptores centrais (algumas vezes chamados de torres de força) utilizam helióstatos
(espelhos altamente refletores) que seguem o Sol e refletem sua energia em um receptor
central localizado no topo de uma torre (de 100 m de altura). A luz solar concentrada
aquece um fluido localizado dentro do receptor, elevando sua temperatura até valores superiores
a 650°C (1.200°F). O custo deste sistema foi de aproximadamente US$ 12.000/kW.
Ele foi modificado (passando a ser chamado de Solar Two) para aquecer sal fundido em
vez de produzir vapor, e foi desativado em 1999. Custos estimados de US$ 0,08/kWh agora
parecem possíveis, especialmente no caso de instalações produzindo de 100 MW a 200
MW. Receptores centrais parecem adequados para produção de eletricidade e aplicações
de calor para processos industriais, apesar dos baixos preços do gás natural poderem ser
um fator crítico.