Coletores de Fresnel: tecnologia solar para produção de calor, eletricidade e refrigeração

Com ampla experiência em pesquisa e desenvolvimento na área solar, Alemanha construiu primeiro protótipo de tecnologia Fresnel em 2005

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Coletores solares de Fresnel são sistemas de concentração – como o cilíndrico-parabólico e outros – porque a luz solar é direcionada por espelhos para um único tubo (foto), possibilitando obter temperaturas mais altas. 

Trata-se de tecnologia de ponta na área de energia solar térmica, porque envolve espelhos especiais, tubo evacuado e superfície solar seletiva (SSS).

O uso de vácuo em torno do tubo absorvedor de radiação solar diminui as perdas térmicas para o ar. Já a SSS reduz as perdas por radiação (para o entorno, mais frio que o tubo), porque permite uma alta absorção dos raios solares, com baixa emissão de radiação infravermelha (calor). 

Os coletores de Fresnel alemães são fabricados em módulos de 30,5 m2 (figura).

Princípio de funcionamento da tecnologia de Fresnel e dimensões dos módulos fabricados pela alemã Industrial Solar – thermal solutions.

Além de materiais e processos avançados de aquecimento solar, os alemães ­­­­detém ainda a tecnologia de limpeza automática dos espelhos e do controle do sistema de rastreamento do sol, para orientação dos espelhos. 

Este tipo de tecnologia de concentração permite gerar água pressurizada, vapor ou óleo térmico para fins diversos, como geração elétrica, calor de processo e produção de frio, caracterizando a “trigeração”. 

Os coletores de Fresnel da Industrial Solar - thermal solutions, da Alemanha, podem gerar temperaturas entre 120ºC e 380ºC, com potências térmicas entre 500 kW e 10 MW. Nesta faixa de temperaturas, é possível acionar sistemas de refrigeração e ar condicionado. 

A instalação alemã prevê o uso do calor gerado pelo sol como insumo energético para sistemas de “absorção líquida”: amônia-água (para produção de frio abaixo de 0ºC) e brometo de lítio-água, duplo efeito, gerando frio entre 7 e 8ºC (para aplicações de ar condicionado).

As principais vantagens da tecnologia Fresnel em relação a outras termossolares são: o uso de espelhos quase planos, facilitando sua fabricação; controle de temperatura, evitando problemas de superaquecimento e estagnação; baixa carga de vento, diminuindo a necessidade de estrutura de fixação robusta; baixo índice de ocupação do solo.

A maior limitação, como a de qualquer sistema de concentração solar, é a necessidade de céu limpo, já que utiliza apenas a parcela direta da radiação solar.