Central de produção de energia eléctrica a partir de energia solar térmica

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

O desenvolvimento económico e mudança nos hábitos estão a causar um aumento contínuo no consumo de energia eléctrica em Portugal e no Mundo. Na Europa estima-se um aumento do consumo de 25% até 2013. Ao mesmo tempo, as fontes de energia fósseis estão a diminuir e existe uma crescente preocupação global com o meio ambiente. Está provado que Portugal tem um enorme potencial em energia solar, logo, o Sistema Termoeléctrico de Concentração Solar representa uma fonte confiável e sustentável de energia. Sem o CSP, Portugal só pode colmatar o aumento do consumo estimado com energia eléctrica despachável proveniente da importação, hidroeléctrica ou o aumento da capacidade instalada das fontes térmicas. Todas estas fontes apresentam problemas sociais e ambientais. A tese aborda ainda o princípio de funcionamento, os diferentes conceitos tecnológicos, os custos e a viabilidade do CSP em Portugal. A tecnologia aconselhada para Portugal para a construção de uma primeira central CSP é a de concentradores parabólicos. O investimento na energia solar térmica eléctrica é mais elevado do que o para as centrais eléctricas alimentadas a recursos fósseis, no entanto, os seus custos de exploração são consideravelmente mais baixos, porque não existe o custo de combustível. Esta tecnologia ainda depende de empréstimos públicos, garantias governamentais e acordos de compra obrigatória de energia eléctrica produzida com valores mínimos definidos. O custo adicional é financiado e o governo apenas tem de criar mecanismos para suportar, a longo prazo, o retorno no investimento. Num cenário da construção de uma central CSP em Portugal, com uma potência de 100 MW e um factor de capacidade de 80%, a energia produzida seria de 700,8 GWh. Este valor representa aproximadamente 50% do saldo importador actual de energia eléctrica. Esta central representa um investimento de 754 milhões de EUR. Podemos afirmar que o CSP representa uma oportunidade em Portugal e o custo adicional de produção são ultrapassados com os benefícios ambientais e potencial industrial e tecnológico que Portugal poderia arrecadar.

Abstract: Economic growth and change in habits are causing a continuous increase in electricity demand in Portugal and in the world. In Europe it is estimated an increase of 25% in the consumption by 2013. At the same time, the fossil based fuels are becoming scarce and there is a growing global concern on the environment. It is proved that Portugal has a huge potential in solar energy and the Concentrated Solar Power is a reliable and sustainable energy. Without the CSP, Portugal can only bridge the estimated increase in electricity consumption with the import, hydropower or the increase of the installed capacity of thermal sources. All these sources have social and environmental issues. The thesis also discusses the operating principles, the different technological concepts, the cost and the feasibility of CSP in Portugal. It is advisable for the parabolic trough to be the technology used for the construction of the first power plant. The investment in CSP is higher than for power plants burning fossil fuels, however the operating costs are considerably lower, because there are no fuel costs. This technology still depends on government loans, guarantees and agreements of compulsory purchase of electricity produced at a pre-defined price. The additional cost is funded and the government only has to create ways to support the long-term return on investment. In a scenario of building a CSP power plant in Portugal with 100 MW power and a capacity factor of 80%, the energy produced would be 700,8 GWh. This value represents approximately 50% of the current imported electricity. This power plant would represent an investment of 754 million EUR. We can say that the CSP is an opportunity for Portugal and the additional cost of production is overcome with environmental benefits, industrial and technological potential that Portugal could benefit from.