Pesquisadores ligados ao instituto norueguês Sintef desenvolveram uma usina solar que une geração fotovoltaica, concentração térmica e armazenamento de calor para abastecer processos de captura de carbono. Ensaios em planta-piloto apontaram queda de aproximadamente 17 % no consumo energético necessário para remover dióxido de carbono em comparação com tecnologias convencionais.
Como a solução combina eletricidade e calor
As centrais solares costumam adotar dois conceitos predominantes. No modelo fotovoltaico, painéis semicondutores convertem a luz diretamente em eletricidade. Já as instalações termossolares utilizam espelhos para refletir uma faixa mais ampla do espectro solar, concentrando radiação em um fluido térmico que, aquecido, movimenta turbinas e produz energia mecânica ou elétrica. A proposta agora apresentada integra as duas abordagens numa mesma infraestrutura.
O arranjo utiliza painéis solares fixados em rastreadores que seguem a trajetória aparente do Sol durante o dia. Dessa forma, as células mantêm o ângulo ótimo de incidência luminosa e elevam a produção elétrica. Paralelamente, espelhos dispostos ao redor dos módulos direcionam a radiação que não é convertida em corrente elétrica para tubos instalados sob as células. Esses tubos contêm um líquido responsável por acumular o calor gerado pela concentração solar.
Segundo o investigador Richard Randle-Boggis, membro da equipa do Sintef, a temperatura média obtida no líquido se mantém em torno de 60 °C. O índice é considerado elevado para aplicações solares tradicionais, porém insuficiente para acionar diretamente sistemas de captura de carbono, que exigem calor próximo de 130 °C. Para alcançar esse patamar, os engenheiros acoplaram uma bomba de calor avançada capaz de elevar a temperatura da água armazenada até o nível necessário.
Impacto direto no processo de captura de carbono
Indústrias que adotam métodos de separação química consomem grandes quantidades de energia para aquecer solventes usados na retenção de CO2. De acordo com Randle-Boggis, técnicas convencionais demandam cerca de 3,1 MJ por tonelada de dióxido de carbono removida. Nos testes de bancada, a nova configuração termofotovoltaica reduziu esse valor em 0,52 MJ, índice que representa diminuição aproximada de 17 %.
A medição foi realizada numa planta-piloto projetada especificamente para verificar o balanço energético entre a geração solar e o consumo do processo químico. Ao comparar os resultados obtidos com previsões teóricas, o pesquisador Alfredo Garcia relatou a possibilidade de cortes ainda maiores. Modelagens computacionais sugerem que melhorias no isolamento térmico e no grau de concentração solar podem baixar a energia exigida em até 39 %.
Etapas de otimização previstas
Para chegar ao potencial máximo apontado pelas simulações, a equipa indicou duas frentes principais. A primeira envolve reduzir perdas de calor ao longo dos tubos e reservatórios, o que passa por aprimorar materiais isolantes e geometrias de circulação do fluido. A segunda consiste em aumentar o fator de concentração óptica dos espelhos, elevando a quantidade de radiação refletida para as células e, consequentemente, a temperatura alcançada pelo líquido.
Os investigadores também estudam ajustes no algoritmo que controla os rastreadores solares. Ao otimizar a posição dos painéis em sincronia com a orientação dos refletores, seria possível maximizar simultaneamente a produção elétrica e o ganho térmico.
Imagem: Tecnologia Inovação Notícias
Limitações climáticas observadas na Noruega
Os testes iniciais ocorreram em território norueguês, onde a disponibilidade de irradiância solar varia de forma acentuada ao longo do ano e sofre influência direta da nebulosidade. A equipa verificou que, em dias nublados prolongados, a temperatura do fluido térmico cai abaixo do nível exigido para o início da reação de captura de carbono. Nesses períodos, é necessário recorrer a eletricidade proveniente da rede ou de outras fontes para manter o solvente aquecido.
Devido a esse fator, os responsáveis pelo estudo avaliam que a adoção comercial do conceito pode ser mais vantajosa em regiões com maior índice de radiação média anual. Mesmo assim, o grupo acredita que tecnologias de armazenamento térmico mais robustas e bombas de calor de maior eficiência possam compensar parte das variações diárias de irradiância, ampliando a autonomia do sistema em latitudes elevadas.
Aplicações industriais em perspectiva
Embora a pesquisa tenha se concentrado na integração entre usinas solares e unidades de captura de carbono, os autores destacam possibilidades adicionais. O calor gerado a 130 °C pode alimentar processos de secagem, destilação ou aquecimento de água em setores como produção de alimentos, química fina e têxtil. A geração simultânea de eletricidade reforça a autossuficiência energética dessas instalações, contribuindo para reduzir tanto as emissões diretas quanto as indiretas associadas ao consumo de energia elétrica externa.
Ainda não há cronograma para expansão comercial, mas o desempenho obtido na planta-piloto serve como base para projetos de demonstração em escala industrial. Segundo o Sintef, as próximas etapas incluem validar a durabilidade dos componentes sob operação contínua, analisar custos de fabricação dos painéis híbridos e estudar modelos de financiamento que viabilizem a adoção por empresas interessadas em cumprir metas de descarbonização.
Perspectivas de ganho ambiental
Ao diminuir o consumo de energia no processo de captura de carbono, o sistema híbrido reduz as emissões associadas à própria tecnologia de mitigação. Isso significa que uma fração maior do CO2 capturado corresponde a abatimento líquido, em vez de ser compensado pelo uso adicional de eletricidade ou combustíveis fósseis. O conceito também pode ser combinado com fontes renováveis complementares, como eólica, ampliando a proporção de energia limpa no balanço global de uma instalação industrial.
Os resultados indicam que a conjugação de geração solar termoelétrica e fotovoltaica, somada a bombas de calor de alto desempenho, constitui alternativa promissora para reduzir a pegada de carbono em setores onde a captura de CO2 se mostra tecnicamente viável, mas economicamente onerosa. O avanço alcançado pelo Sintef representa, portanto, um passo concreto rumo a processos industriais mais eficientes e menos dependentes de energia de origem fóssil.
