Primeiro campo de helióstatos construído no Brasil
A Universidade de São Paulo de Pirassununga está prestes a ter sua própria instalação de heliotermia no campus. Depois de concluído, o “mar” de espelhos concentrará a luz do sol em um receptor conectado a um sistema de Ciclo Rankine Orgânico (ORC em inglês). O fluido de transferência de calor será o ar ambiente.
Na turbina de resíduos ORC a água quente a 90°C será direcionada para um matadouro próximo. A planta de demonstração faz parte do SMILE, sigla em inglês para “Solar-Hybrid Microturbine Systems for Cogeneration in Agro-Industrial Electricity and Heat Production”, Sistemas Solares de Micro Turbinas Híbridas para Cogeração de Eletricidade Agroindustrial e Produção de Calor.
O objetivo do projeto brasileiro de P&D SMILE é construir dois sistemas de aquecimento para processo industrial, um alimentado por energia solar e outro por biocombustível, que gerarão calor e eletricidade. Além da planta de demonstração na Universidade de São Paulo, comumente chamada USP, um segundo projeto será instalado em uma fazenda em Caiçara do Rio do Vento, no estado do Rio Grande do Norte. Esta segunda unidade produzirá vapor diretamente no receptor e o canalizará para uma turbina a vapor de um laticínio.
O concentrador térmico da usina da USP terá potência de 380 kW e o de Caiçara, 350 kW. O primeiro terá um queimador de biodiesel instalado atrás do receptor, para equilibrar flutuações de temperatura devido à variação da irradiação solar, e atingir uma temperatura de entrada consistente na turbina ORC. Já o de Caiçara usará resíduos de madeira para fornecer um fluxo estável de vapor.
O SMILE foi co-financiado por empresas de manufatura e negócios, pelo Ministério Federal do Meio Ambiente da Alemanha, também conhecido como BMU, e também pelo Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES). Os parceiros do projeto são o Centro Aeroespacial Alemão, a Universidade de São Paulo, e a Solinova, uma empresa start-up da USP, fundada em 2008 e especializada em energias renováveis.
“O campo de helióstatos é um dos principais fatores de custo dos sistemas de aquecimento do processo de torre solar. É por isso que nosso objetivo tem sido a busca por uma maior participação de componentes fabricados localmente”, disse Johannes Hertel, Gerente de Projetos do Centro Aeroespacial Alemão.
Durante a primeira fase, na primavera de 2017, vários fabricantes locais construíram e entregaram seus protótipos de sistemas para montagem de helióstatos. Esses protótipos foram examinados minuciosamente e melhorias foram feitas antes de a USP solicitar ao fornecedor Hydrocom, com sede em Paulínia, São Paulo, para entregar a estrutura com 73 helióstatos de 9 m2 cada. A instalação das estruturas metálicas da usina em Pirassununga foi finalizada pela empresa local Alphatech, com sede em Limeira (SP), em abril de 2018.
O campo de Caiçara, que terá 50 helióstatos, será produzido pela Metalúrgica Aço Lar, localizada em Mossoró, no estado do Rio Grande do Norte. A empresa fabricou o primeiro protótipo de helióstato que foi testado no Campus.
A empresa Guardian Glass, situada em Tatuí, no estado de São Paulo, entregará os espelhos, sendo que cada helióstato é composto por nove espelhos. Eles precisam ser dobrados em dois eixos para produzir um ponto focal suficientemente pequeno para o receptor.
Para tornar a fabricação possível no Brasil, os parceiros de negócios decidiram usar o que eles chamam de “rim drive design”, que é um método novo e muito mais simples de mover os helióstatos de ambas as plantas do projeto de demonstração. Ele combina uma barra de aço de meio círculo com engrenagens e um acionamento por corrente, o que significa que todos os componentes podem ser adquiridos no Brasil. O design é explicado no link para download aqui.
Organizações mencionadas neste artigo:
https://www.metalurgicaacolar.com/
http://www.hydrocom.com.br/
http://www.alphatech-fpa.com.br/
http://www.guardianbrasil.com.br/
http://www.solinova.com.br/
http://www.dlr.de/sf/en/
http://www.usp.br/green/
