Modelagem Analítica de Uma Planta Termosolar Com Geração Direta de Vapor Em Coletores Cilindro Parabólicos

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Oliveira, Carlos Antonio Alves de
• Orientador(a): Fraidenraich, Naum
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
• Palavras-chave em Português: Geração Direta de Vapor; Modelagem; Coletor Parabólico; Energia Solar
• Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/12327

As atuais plantas solares de concentração com coletores cilindro parabólicos usam um fluido térmico para transferir a energia entregue pelo campo solar para uma turbina de ciclo Rankine através de trocadores de calor. O fluido térmico usado é um óleo sintético e possui um limite de temperatura, geralmente cerca de 400°C, que limita a eficiência máxima do ciclo termodinâmico. A geração direta de vapor (DSG) nos tubos absorvedores dos coletores parabólicos é uma alternativa promissora em substituição ao óleo térmico, uma vez que permite que temperaturas mais elevadas e, consequentemente, eficiências do ciclo mais elevadas possam ser atingidas, reduzindo o custo do sistema. Este trabalho apresenta uma modelagem analítica do processo DSG em coletores parabólicos. Uma coluna de coletores solares foi dividida em três seções (pré-aquecimento, evaporação e superaquecimento) e para, cada seção, um sistema de equações diferenciais foi obtido. O bloco de potência utilizado foi do tipo regenerativo com uma extração de vapor. O modelo foi implementado usando uma ferramenta matemática e simulações foram realizadas utilizando uma configuração e parâmetros semelhantes aos usados em trabalhos publicados na literatura técnica. Os resultados mostraram boa concordância com essas publicações anteriores e permitem a obtenção de vários parâmetros importantes do processo de DSG ao longo da coluna de coletores, tais como: temperatura das paredes externa e interna do absorvedor, vazão e temperatura do fluido, título de vapor e geração de energia térmica e elétrica. Uma relação linear entre a energia térmica gerada e irradiância coletada foi obtida. Utilizando o método utilizabilidade, este resultado permite fazer previsões de longo prazo sobre o desempenho do sistema.