Chaminés solares: solução energética viável ou muito ar quente?

Pensamos que a energia que geramos vem de todos esses diferentes tipos de fontes. Petróleo, gás, carvão, nuclear, eólico… tão variados! E, no entanto, todos eles se resumem fundamentalmente a mover um gás através de uma turbina para realmente girar um gerador e produzir um pouco de suco. Até mesmo algumas usinas solares funcionavam dessa maneira, usando a energia do sol para transformar água em vapor para girar algumas lâminas e manter as luzes acesas.

Uma torre de atualização solar também funciona de acordo com esses princípios básicos, mas em uma configuração bastante única. Não foi desde o início da Era Industrial que a humanidade começou a construir muitas grandes chaminés, e se esta tecnologia fizer sentido, poderemos estar de volta. Vamos descobrir como funciona e se vale a pena toda a fanfarronice ou se é apenas um monte de ar quente.

Você me gira para cima, querido, para cima

O conceito de torre de atualização solar é relativamente simples de entender. A ideia é criar uma grande estrutura tipo estufa em torno de uma alta chaminé vertical. À medida que a energia solar passa através do vidro da estufa, aquece o ar no interior, bem como o chão e outros conteúdos. Dado que a estufa não está, em geral, completamente aberta à atmosfera, o calor não pode passar facilmente por convecção e, portanto, o ar no seu interior tende a tornar-se mais quente do que a temperatura ambiente. Isto é, exceto a chaminé. À medida que o ar sob a estufa fica mais quente, torna-se menos denso e, portanto, devido às forças de flutuação, deseja viajar para cima, e a única saída é através da chaminé. É assim possível instalar turbinas na base da chaminé para captar a energia deste ar à medida que sobe e sai da torre.

Além da simples geração de energia, a torre de atualização solar também oferece algum potencial para armazenamento de energia, como uma barragem hidrelétrica. O sol pode ser usado para aquecer o ar sob a estufa, mas esse ar não precisa passar imediatamente pela chaminé. Pode ser armazenado por algum tempo antes de passar pelas turbinas e subir na pilha. Alguns conceitos propõem melhorar ainda mais a capacidade de armazenamento adicionando grandes tanques de água como dissipadores térmicos abaixo da estufa. No entanto, como todo armazenamento térmico, é limitado no tempo, pois o ar na estufa começa a perder energia quando o sol se põe e a temperatura ambiente cai.

A engenharia simples nos diz que a potência potencial depende principalmente da quantidade de ar quente necessária para girar a turbina e de quanto você consegue movê-la. Assim, uma área maior de coletores de efeito estufa terá mais potencial energético. O mesmo acontecerá com uma chaminé mais alta, que criará uma maior diferença de pressão entre o ar quente ao nível do solo e o ar ambiente mais frio no topo. Como você pode imaginar, não há uma grande quantidade de energia acumulada no ar que acabou de ser esquentou um pouco pelo sol. Assim, para obter uma produção significativa, você precisaria de um coletor enorme e de uma chaminé enorme. Se você está se perguntando sobre a escala, considere chaminés com centenas de metros de altura e estufas medidas em quilômetros quadrados.

É um guia, um projeto proposto na Austrália Ocidental prometeu gerar 200 MW de energia. A compensação? Envolveu uma torre de 1 km de altura e um coletor de 10 km de diâmetro, a ser construído ao custo de US$ 1.67 bilhão. A equipe de engenharia por trás da ideia, Schlaich Bergermann and Partner, observou que as torres de atualização solar realmente só fazem sentido nessas escalas enormes. Instalações menores não têm custo competitivo com painéis solares fotovoltaicos, mas instalações maiores podem ser. Grandes instalações produzem energia suficiente para compensar os enormes custos de construção, e a manutenção contínua é barata, pois envolve apenas manter as turbinas e o gerador em funcionamento. Não há painéis sujos para limpar, por exemplo.

Em geral, as torres de atualização solar permaneceram em grande parte conceituais, com poucos projetos reais construídos. O melhor exemplo de uma torre de atualização solar real foi um esforço de pequena escala construído em Manzanares, uma localidade ao sul de Madrid, Espanha, em 1982. Foi construído para uma potência de 50 kW e pretendia operar por apenas 3 anos. No final, funcionou por 7 anos, antes de desabar em 1989 devido a ventos tempestuosos e cabos de sustentação corroídos que sustentavam a torre de 194 metros. A chaminé foi combinada com um coletor de 244 metros de diâmetro, utilizando uma combinação de membranas de vidro e plástico para criar a estufa.

Mais recentemente, outros projetos-piloto fizeram experiências com a tecnologia. Pesquisadores em Botswana experimentaram uma construção em pequena escala de apenas 22 metros de altura com um pequeno coletor de 15 metros de diâmetro. Em vez disso, o país tem olhado para conceitos de energia solar fotovoltaica e concentrada desde então.

Os esforços chineses foram um pouco mais longe, mas não muito. Em Jinshawan, um projeto de US$ 200 milhões incluiu a construção de uma torre solar em terras desérticas de volta em 2010. Ele combinou a geração de corrente ascendente solar com uma porta de entrada de ar especial que também permitiu capturar energia dos ventos predominantes. Os grandes planos eram ver a construção se expandir em múltiplas fases para eventualmente gerar 27.5 megawatts, mas nunca chegou perto. Atingiu apenas 200 quilowatts e foi atormentado por painéis de vidro quebrando no coletor da estufa. Originalmente, deveria ter uma chaminé de 200 metros de altura, mas um aeroporto próximo significava que ela só poderia ser construída até 50 metros. Isto limitou bastante o diferencial de pressão disponível para ajudar a gerar energia a partir do ar aquecido. O projeto continuou por muitos anos, mas causou pouca impressão.

As torres de atualização solar são um conceito interessante, com certeza. Eles dependem de física simples e são fáceis de entender. No entanto, para gerar energia significativa, são necessárias enormes extensões de terra e torres incrivelmente altas. Eles representam um grande número de desafios, muitos dos quais estão simplesmente relacionados com a construção e o uso do solo, e trazem consigo muitas incógnitas.

Em comparação, agora aprendemos como colocar painéis solares em todas as superfícies planas disponíveis e somos capazes de gerar enormes quantidades de energia por essa rota. Caramba, eles estão equilibrados colando-os na água agora. Poucos governos ou empresas gostariam de aceitar um projecto de geração de energia que envolvesse construção em grande escala quando existem caminhos mais fáceis de percorrer. Parece que a tecnologia já ultrapassou o ponto em que as chaminés de corrente ascendente solar poderiam ser viáveis, mas quem sabe! Talvez um dia alguém com muito dinheiro e gosto por megaprojetos possa torná-los realidade mais uma vez.

• Conteúdo com tecnologia de SEO e distribuição de relações públicas. Seja amplificado hoje.
• PlatoData.Network Gerativa Vertical Ai. Capacite-se. Acesse aqui.
• PlatoAiStream. Inteligência Web3. Conhecimento Amplificado. Acesse aqui.
• PlatãoESG. Carbono Tecnologia Limpa, Energia, Ambiente, Solar, Gestão de resíduos. Acesse aqui.
• PlatoHealth. Inteligência em Biotecnologia e Ensaios Clínicos. Acesse aqui.
• Fonte: https://hackaday.com/2024/01/15/solar-chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air/