Expandindo horizontes com energia solar heliotérmica

Até pouco tempo atrás, não se pensava no Sol como potencial energético, mas como sinônimo de belas praias e calor extasiante. Aos poucos, as perspectivas estão mudando e a disponibilidade de irradiação solar durante o ano inteiro, como é o caso do Brasil, abre novas e variadas oportunidades de negócios e desenvolvimento industrial.

Atualmente, o aproveitamento do Sol pode ser feito por meio de três grandes tecnologias: aquecimento solar, energia solar fotovoltaica e energia heliotérmica (Concentrating Solar Power, ou CSP). Apesar de muitas vezes serem confundidas umas com as outras, elas envolvem maneiras muito distintas de transformar a luz solar em calor ou energia.

A energia fotovoltaica, por exemplo, converte a luz do Sol diretamente em energia elétrica, sem utilizar calor. As outras duas tecnologias – o aquecimento solar e a energia heliotérmica – funcionam pela captação e armazenamento de calor. A diferença é que, enquanto o aquecimento solar funciona numa faixa de temperatura entre 60°C e 150°C, a heliotermia, usando o princípio de concentração dos raios solares diretos, opera entre 200°C e 1000°C.

O calor heliotérmico pode ser aproveitado de duas formas: para gerar energia elétrica, com a utilização de uma turbina movida a vapor produzido pelo calor do Sol; ou diretamente, em aplicações como o fornecimento de calor industrial ou refrigeração.

Aplicações industriais no mundo

A oferta de calor de processo é uma questão bastante importante nos países industrializados. Na Alemanha, em 2007, a indústria era responsável por 28% do consumo total de energia do país, sendo que, desses, 76% eram utilizados para geração de calor.

Para o Brasil, as análises do International Energy Outlook 2013 (IEA, 2013) indicam que, em 2010, 60% da energia total consumida no país era utilizada pelo setor industrial. A previsão de consumo energético para os próximos anos é de aumento: cerca de 1,7% por ano entre 2010 e 2014, sendo que a indústria continua mantendo uma fatia considerável desse consumo.

O calor de processo em aplicações industriais abrange uma grande faixa de temperatura – entre 30°C e 1300°C. A tecnologia relacionada à energia heliotérmica facilmente atinge temperaturas até 400°C, faixa onde se encontram aplicações nas indústrias alimentícia, de tabaco e papel e celulose, por exemplo.

Temperaturas acima de 400°C são empregadas, principalmente, nas indústrias metalúrgica, de mineração e química. Enquanto no Brasil quase nenhuma experiência existe para tais processos industriais, no mundo já há muitos exemplos em operação de aplicação de energia heliotérmica para obtenção de calor de processo.

Empresas alemãs, francesas e italianas estão operando, por meio de heliotermia, com vapores superaquecidos de até 540°C a 100 bar de pressão. Na ilha de Sardenha (Itália), um concentrador solar do tipo Fresnel é empregado na produção de queijos. Com cerca de 1000 m² instalados e com o uso de vapor com altas temperaturas, a produção alcança 670 kg/h.

Em um dos projetos, realizados no Qatar, o calor é empregado em uma unidade de dessalinização térmica de produção de água doce para irrigação de plantas em estufas – produz-se cerca de 10m³ por dia de água doce. Também nesse país, os apaixonados por futebol irão gostar do que está sendo preparado para a Copa do Mundo de 2022: estádios estão sendo construídos com refrigeração por meio de CSP.

Um novo mercado para as empresas fornecedoras e instaladoras

Grande parte da economia brasileira utiliza processos térmicos em suas atividades industriais. No entanto, diferentemente do setor comercial, as temperaturas envolvidas em processos industriais normalmente situam-se acima dos 100°C. Para temperaturas entre 100°C e 200°C, consideradas baixas para o setor industrial, os sistemas de coletores solares convencionais atendem com preços bastante competitivos.

Entretanto, para médias e altas temperaturas, são necessários concentradores solares. Assim, o domínio das tecnologias heliotérmicas abre um novo mercado para as empresas fornecedoras e instaladoras de equipamentos e sistemas de aquecimento solar.

Para temperaturas de até 400°C, os coletores tipo Fresnel, que utilizam espelhos planos e foco em linha, atendem com custos muito competitivos, tanto de instalação quanto de operação e manutenção, principalmente por terem estruturas relativamente simples. Outra vantagem dessa tecnologia é a facilidade de instalação em telhados e coberturas, devido ao seu baixo peso e pela semelhança de instalação com os coletores convencionais.

Pelo fato de esses coletores serem uma evolução tecnológica dos convencionais, as empresas do setor podem, com pouca capacitação e um pequeno incremento em sua infraestrutura, passar a atuar neste mercado ainda inexplorado no Brasil.

Os sistemas Fresnel podem ser utilizados tanto para fornecer calor diretamente para o processo, quanto para realizar o pré-aquecimento, otimizando energeticamente uma indústria, uma vez que, com os altos cistos da energia elétrica, diversos processos para gerar calor ficaram inviáveis. Além disso, o uso dessa energia totalmente limpa e renovável aumenta a sustentabilidade dos produtos com ela produzidos.

No Brasil ainda não existem empresas fornecedoras dessa tecnologia, mas há possibilidades para a associação de empresas brasileiras com empresas internacionais (como da Alemanha, Estados Unidos e Espanha) para não somente importar equipamentos, mas também começar a produzir no Brasil. Visto que a tecnologia está em constante evolução, existe espaço para desenvolvimento tecnológico no Brasil, de modo que os equipamentos possam se adaptar melhor às condições brasileiras.

Como se pode ver, a heliotermia pode ter um papel importante nas aplicações industriais relacionadas ao calor de processo. Entretanto, atualmente a complexidade de processos industriais requerem um esforço no planejamento, na integração e na instalação desses sistemas.

Nesse sentido, como a utilização dessa tecnologia ainda é insipiente em processos industriais, a implementação de projetos demonstrativos e incentivos à utilização, como programas de subsídio, é essencial para ajudar a minimizar os riscos inerentes aos investimentos e a superar possíveis entraves à disseminação dessa tecnologia. (ambienteenergia)