EN
Como os Sistemas Térmicos Solares Demax Fornecem Calor para Processos Industriais
Adequação da produção térmica solar às faixas de temperatura industriais importantes (80–400 °C)
A McKinsey explica que a maior demanda por aquecimento industrial (acima de 50%) ocorre em requisitos de aquecimento inferiores a 400 graus Celsius. A Demax, portanto, concentra sua tecnologia na faixa de 400 °C. É nessa faixa que operam a maioria dos processos industriais nos Estados Unidos. Essa flexibilidade abrange diversos setores, desde fábricas de processamento de alimentos, com requisitos de aquecimento entre 100 e 250 graus, até fabricantes químicos, que normalmente operam entre 300 e 400 graus. Seu design modular garante que não haja desperdício de energia, pois atende exatamente aos requisitos de qualquer processo específico. Além disso, fornece um aquecimento totalmente limpo para a esterilização de equipamentos, a secagem de produtos e a realização de processos de destilação.
Tecnologia principal: Integração de coletores parabólicos e tubos evacuados em arranjos solares térmicos modulares.
O sistema Demax integra dois tipos de tecnologias solares. Primeiro, coletores parabólicos que concentram os raios solares diretos em tubos receptores de calor com temperaturas de saída entre 150 e 400 graus Celsius, os quais operam melhor sob luz solar direta. Em seguida, o sistema utiliza tubos evacuados selados a vácuo, excelentes na captação de calor mesmo quando a luz é difusa, sendo ideais para aplicações de baixa temperatura. Quando implementados como arquiteturas híbridas, estudos indicam que a eficiência aumenta em até 24% em comparação com sistemas baseados em uma única tecnologia. Cada módulo tem cerca de 500 metros quadrados de área e gera aproximadamente 0,5 megawatt de energia térmica. Esse projeto modular permite que as empresas implantem as unidades em etapas, à medida que suas necessidades de produção aumentam ou conforme suas instalações forem modernizadas.
Por Que os Sistemas CSP de Baixa Concentração São Mais Adequados para Aplicações Industriais de Energia Solar Térmica
Benefícios em comparação com os sistemas CSP de alta concentração: operação mais eficiente abaixo de 250 °C, menor custo de operação e manutenção (O&M), desempenho superior em condições de carga parcial
Quando se trata de temperaturas de operação em torno de 250 °C, os sistemas CSP de baixa concentração são superiores aos sistemas CSP de alta concentração, pois conseguem proporcionar uma eficiência térmica melhorada em aplicações a vapor — incluindo processamento de alimentos e tingimento têxtil — em cerca de 15 a 25%. Isso ocorre porque os sistemas CSP de baixa concentração utilizam óptica e sistemas de rastreamento menos complexos, o que também implica menor complexidade operacional diária; consequentemente, isso resulta em uma redução de 30% nos custos de manutenção operacional, uma redução significativa no tempo de inatividade para manutenção e uma saída consistente de energia térmica, mesmo sob condições variáveis de radiação solar ao longo do dia. Um estudo sobre estabilidade termofluida realizado em 2023 demonstrou que as fábricas podem operar termicamente com alta velocidade durante o dia e também apresentam flexibilidade térmica nos dias nublados.
A filosofia de design da Demax concentra-se na confiabilidade, integração térmica, escalabilidade modular e método de entrega térmica direta que minimiza as perdas durante a conversão elétrica.
A equipe de engenharia da Demax concentra-se em três áreas específicas em seus projetos. Primeiro, métodos de entrega que utilizam exclusivamente energia térmica. Eles registraram que aproximadamente 97% da energia solar capturada é aproveitada na captação térmica direta, o que é impressionante em comparação com outros métodos. Segundo, o projeto modular de suas matrizes solares térmicas permite uma expansão fácil do sistema, eliminando a necessidade de alterações extensivas no projeto do sistema. As instalações em pequena escala começam em 500 kWt, mas podem ser expandidas para múltiplos megawatts. Além disso, os componentes do sistema podem operar continuamente, dia após dia. Testes reais demonstraram que seus componentes apresentam menos de 1% de degradação por ano, mesmo em condições operacionais extremas. Essa combinação de escolhas de projeto permite aos fabricantes obter os aspectos mais importantes de seus sistemas: geração consistente e confiável de energia térmica, sem as complicações dos sistemas convencionais.
Integração de Sistemas Solares Térmicos com Processos Industriais
Exemplo: Sistema Solar Térmico de 1,8 MWth fornecendo vapor a 125 °C para processamento de alimentos na Espanha (2023)
Em 2023, uma fábrica de processamento de alimentos na Espanha, equipada com um sistema solar térmico Demax de 1,8 MWth, foi a primeira do seu tipo no país capaz de produzir vapor a 125 °C, necessário para a esterilização e limpeza do vapor. Esse sistema está integrado a um dos sistemas de caldeira já existentes da empresa e possui uma grande matriz de tubos de vácuo solares com 2300 m², que permitiu uma redução no consumo de gás natural de aproximadamente 28%. Essa configuração resulta em uma redução anual de cerca de 420 toneladas métricas de emissões de CO₂. Além disso, graças à elevada irradiação solar na Espanha e aos preços competitivos da energia industrial, foi viável, do ponto de vista financeiro, para a empresa operar o sistema em plena capacidade, pois a instalação se tornou economicamente autoamortizável em menos de cinco anos. Isso é particularmente vantajoso para empresas cuja maior parte da demanda por energia térmica ocorre durante o dia e coincide com a disponibilidade de energia solar térmica.
Superando a intermitência: armazenamento térmico baseado em MCF que permite fornecimento de calor despachável por 6–10 horas
O armazenamento térmico com materiais de mudança de fase (MCF) ajuda a resolver o problema da intermitência da energia solar para uso industrial. Um exemplo disso é a fábrica espanhola que utiliza cápsulas de MCF à base de hidratos de sal. Esses MCF absorvem calor excedente a cerca de 118 graus Celsius e liberam o calor armazenado sob forma de vapor em um momento posterior, permitindo que a fábrica opere à noite sem depender de combustíveis fósseis como reserva. Essa fábrica também alcançou cerca de 92% de utilização anual da energia solar, valor significativamente superior aos típicos 60–70% observados em outras instalações que utilizam energia solar térmica sem nenhum sistema de armazenamento. A tecnologia de MCF revelou-se verdadeiramente transformadora para fabricantes dos setores alimentício, farmacêutico e químico, onde o fornecimento contínuo de calor é crucial para as operações.
Perguntas Frequentes
Qual é a faixa de temperatura alvo dos sistemas solares térmicos Demax?
Os sistemas solares térmicos Demax atendem às necessidades industriais de aquecimento com temperaturas tão elevadas quanto 400 graus Celsius.
Por que os sistemas CSP de baixa concentração são preferidos para aplicações industriais abaixo de 250 °C?
Acima de 250 graus Celsius, os custos operacionais e de manutenção, bem como possíveis flutuações na produção de calor, tornam-se problemas. Abaixo de 250 graus Celsius, os sistemas CSP de baixa concentração são mais baratos de operar e manter, além de serem mais eficazes para atender às demandas contínuas de calor, uma vez que variações e flutuações na entrada de calor proveniente da luz solar não representam um problema.
Quais são as tecnologias principais dos sistemas solares térmicos da Demax?
A Demax dispõe de arranjos solares térmicos modulares que combinam coletores parabólicos e tubos evacuados. Essa integração tecnológica resulta em um ganho de eficiência de 24%, em comparação com sistemas que operam utilizando apenas uma única tecnologia.
Como o sistema Demax se integra aos processos industriais existentes?
Com o sistema Demax, os processos industriais existentes permanecem inalterados, pois as modificações são feitas apenas nos sistemas de caldeiras. Essa alteração permite que os processos utilizem menos gás natural e emitam menores quantidades de carbono.