Usina solar de 10 MW em Dunhuang, China, planeja usar tecnologia de armazenamento subterrâneo de frio para superaquecimento

De acordo com pt.wedoany.com-Pesquisadores propuseram o uso da tecnologia de armazenamento sazonal subterrâneo de frio para resolver o problema de superaquecimento do condensador em uma usina solar térmica de 10 MW em Dunhuang, China. Estudos de simulação mostram que esta solução pode aumentar a eficiência da geração de eletricidade e economizar recursos hídricos escassos.

Em Dunhuang, província de Gansu, uma usina solar térmica de concentração enfrenta um desafio único de resfriamento. As altas temperaturas no verão reduzem a eficiência dos condensadores de ar seco, enquanto a extrema escassez de água impede o uso de resfriamento a água. A região apresenta invernos rigorosos e verões escaldantes, com diferenças sazonais extremas de temperatura. A equipe de pesquisa imaginou armazenar o frio do inverno no subsolo para ser usado no resfriamento dos condensadores durante o verão.

O núcleo desta solução é o trocador de calor de furo de sondagem (Borehole Heat Exchanger, BHE) — tubos verticais perfurados no solo, onde um fluido circula e troca calor com a rocha circundante. No inverno, o ar frio resfria o fluido, e o frio é armazenado no solo; no verão, a água quente do condensador flui pelo mesmo conjunto de tubos, e o solo absorve o calor, resfriando a água de volta ao condensador, sem consumir água doce.

Para verificar a viabilidade, os pesquisadores usaram o software TRNSYS para realizar simulações dinâmicas com base em dados meteorológicos típicos de Dunhuang, monitorando hora a hora a evolução da temperatura do solo e as quantidades de frio armazenado e extraído. Os resultados da simulação mostram que, em comparação com condensadores resfriados a água tradicionais, o sistema de armazenamento sazonal de frio pode aumentar a eficiência da usina em até 1,54%; em comparação com condensadores de ar seco, o aumento pode chegar a 2,74%. Em uma escala de 10 MW, um ganho de eficiência de 1% a 2% representa uma quantidade significativa de eletricidade adicional gerada. Além disso, esta solução pode reduzir drasticamente o consumo de água doce para resfriamento evaporativo, o que é crucial para regiões áridas.

A avaliação técnico-econômica abrange custos de capital, manutenção, despesas operacionais e período de retorno do investimento. Embora os custos iniciais de perfuração para o sistema de tubos subterrâneos sejam elevados, os custos operacionais são baixos, tornando o projeto financeiramente viável ao longo de seu ciclo de vida. Os pesquisadores destacam que a análise atual é baseada em simulações, e o desempenho real depende das condições geológicas subterrâneas, necessitando de validação por meio de testes piloto em campo.

Citação completa do estudo: Abbas, Z., Li, Y. & Wang, R. Numerical simulation of underground seasonal cold energy storage for a 10 MW solar thermal power plant in north-western China using TRNSYS. Front. Energy 15, 328–344 (2021). https://doi.org/10.1007/s11708-020-0676-1