Engenharia de Energia Solar Concentrada (CSP)
Introdução
Em geral
Um concentrador solar é um dispositivo óptico projetado para captar a energia solar incidente sobre uma grande superfície e concentrá-la em uma região de menor área, com o objetivo de aumentar a densidade de energia disponível. Esta concentração pode ser alcançada por reflexão "Reflexão (física)") (usando espelhos) ou refração (usando lentes). Os concentradores solares são usados em aplicações que exigem altas temperaturas ou alta intensidade de luz, como energia solar térmica concentrada, motores Stirling ou sistemas fotovoltaicos altamente concentrados (CPV).[1].
De acordo com Ma et al. (2019), esses sistemas “desempenham um papel essencial na captação de energia solar, aumentando efetivamente a densidade de potência disponível para conversão térmica ou elétrica”.
Princípio de funcionamento
O funcionamento de um concentrador solar baseia-se nos princípios da óptica geométrica, redirecionando os raios solares incidentes para um ponto ou linha focal. Para refletir, direcionar e concentrar a radiação solar são utilizados refletores solares, que devem atender a determinadas características para garantir a eficiência do sistema:
No foco, para onde convergem os raios solares redirecionados, fica localizado um receptor onde a radiação concentrada é transformada em calor ou eletricidade. Este receptor normalmente consiste em um material absorvente solar que deve:
Os receptores solares podem ser classificados de acordo com seu design e forma de captação de energia:.
A eficiência do sistema depende da qualidade e receptividade das superfícies ópticas, da precisão do rastreamento solar, do alinhamento geométrico e das perdas térmicas no receptor.[5].
Estudos como o de De Lara (2013) sobre o dimensionamento de concentradores Fresnel mostram que fatores como ângulo de aceitação, dispersão e sombras parciais influenciam significativamente o desempenho óptico geral.[5] A radiação concentrada pode aquecer fluidos térmicos (como óleos, sais fundidos ou água) a temperaturas superiores a 400 °C, permitindo a sua utilização em ciclos termoelétricos ou processos industriais.