Modelagem analítica de geração solar térmica de eletricidade, com concentradores parabólicos de foco linear

Abstract

Foi desenvolvido um modelo analítico de um sistema solar térmico de geração de eletricidade, com concentradores parabólicos de foco linear. O modelo permite simular, realizar análises de sensibilidade e otimizar o desempenho do sistema. A troca de calor entre o absorvedor do coletor solar e o fluido térmico, ao longo do tubo absorvedor, é estudada levando em consideração a não linearidade das perdas do coletor, bem como sua dependência da temperatura local do absorvedor. O acoplamento entre o coletor e o ciclo termodinâmico está materializado por três trocadores de calor, onde se processa a evolução do fluido térmico e da água em vapor superaquecido. O fluido termodinâmico (vapor-agua) descreve um ciclo de Carnot, no qual os processos irreversíveis estão representados pelas trocas externas de calor. A solução analítica desenvolvida reúne simplicidade e precisão, sendo uma alternativa atrativa às soluções semi-empíricas utilizadas atualmente. A semelhança dos resultados obtidos a partir do modelo apresentado neste trabalho com os valores experimentais de literatura é altamente satisfatória.

An analytic model of a solar thermal electric generation system with parabolic trough collectors was developed. The model allows to simulate and to optimize the system operation as well as to develop a sensitivity analysis. It is studied the heat exchange between the solar collector absorber and the thermal fluid along the absorber tube, taking into consideration the non-linearity of the heat losses and its dependence on the local temperature. The coupling between the collector and the thermodynamic cycle is materialized by three heat exchangers, where it is processed the thermal fluid and water/steam evolution. The analytic solutions obtained associate simplicity and precision, being an attractive alternative to semi-empiric solutions frequently used in the technical literature. Good agreement is shown by the comparison of the results of this model with semi-empirical solutions and experimental values published in the literature.