Quais são as desvantagens da energia solar térmica concentrada?

A energia solar concentrada parece na superfície uma excelente fonte de energia da rede. É sustentável, não possui resíduos óbvios para lidar durante a construção ou operação e, com o armazenamento térmico, pode gerar energia à noite ou em um dia nublado. Parece abordar todos os problemas da geração de combustíveis fósseis, nucleares, fotovoltaicos ou eólicos. Existe alguma desvantagem nisso que não estou vendo? Não deveríamos estar construindo essas plantas o mais rápido possível?

Não há balas de prata quando se trata de descarbonizar a grade. É uma boa notícia: significa que você pode parar de procurar uma e aceitar que toda forma de geração tem seus prós e contras.

A energia solar concentrada [CSP] depende da luz solar direta . Não apenas a luz do dia, mas muita luz solar direta o ano todo. Enquanto a energia fotovoltaica comum [PV] funcionará praticamente em qualquer lugar do mundo, dos trópicos aos pólos.

O CSP não funciona em todas as escalas. Os protótipos ainda estão determinando o que é mais econômico. O PV funciona em praticamente qualquer escala, de watts a gigawatts.

CSP ainda está em sua infância. Talvez existam alguns milhares de protótipos em escala de grade no mundo, capacidade total de aproximadamente 4-5 GW, e aqueles com armazenamento embutido para operação 24/7 são ainda mais raros, porque a economia fede. Temos poucas ideias sobre desempenho vitalício, design ideal, regimes de manutenção ideais e assim por diante. Enquanto o PV é um item de commodity fabricado em grandes quantidades - estamos chegando a um bilhão de painéis fotovoltaicos no mundo agora, com capacidade de cerca de 200 GW - cinquenta vezes mais capacidade e cinco ou seis ordens de grandeza de unidades repetíveis.

O CSP é complexo e demorado para projetar, instalar e comissionar. O PV é muito rápido e muito fácil de projetar, instalar e comissionar.

O armazenamento não é, na maior parte do mundo, uma mercadoria de alto valor. Portanto, ter armazenamento embutido não é - por si só - uma coisa inerentemente valiosa.

Não sabemos qual será o custo de sua vida útil por unidade de eletricidade fornecida. Temos apenas alguns protótipos jovens para continuar. Esse tipo de incerteza desestimula os investidores.

Tudo o que fazemos como humanos tem consequências de algum tipo. Embora não seja uma grande desvantagem (na minha opinião), os críticos costumam citar os supostos efeitos adversos da planta na vida selvagem:

Artigo da Wikipedia :

Observou-se que os insetos podem ser atraídos pela luz brilhante causada pela tecnologia solar concentrada e, como resultado, os pássaros que os caçam podem ser mortos (queimados) se os pássaros voarem perto do ponto em que a luz está sendo focalizada. Isso também pode afetar os raptores que caçam os pássaros. As autoridades federais da vida selvagem começaram a chamar essas torres de energia "ecologicamente corretas" de "mega armadilhas" para a vida selvagem.

Notícias do mundo da natureza :

Infelizmente, cerca de duas horas depois do teste, engenheiros e biólogos no local começaram a perceber "serpentinas" - trilhas de fumaça e vapor causadas por pássaros voando diretamente no campo da radiação solar. Que umidade estava neles instantaneamente vaporizada, e alguns instantaneamente explodiram em chamas - pelo menos até que começaram a bater freneticamente. Estima-se que 130 aves foram feridas ou mortas durante o teste.

A veracidade dessas reivindicações está em questão (no artigo da Wikipedia):

No entanto, a história sobre a Ivanpah Solar Power Facility foi exagerada, numerando as mortes em muitas dezenas de milhares, espalhando alarme sobre usinas de energia solar concentrada (CSP), que não se baseavam em fatos, mas na especulação de um oponente. De acordo com relatórios rigorosos, em mais de seis meses, na verdade, apenas 133 aves chamuscadas foram contadas. E não apenas o número de mortes de pássaros é muito menor do que as centenas de milhões a bilhões que morrem anualmente de colisões com janelas, veículos e linhas de energia., Mas, concentrando-se no máximo 4 espelhos em qualquer local no ar durante em espera, no Projeto de Energia Solar Crescent Dunes, em 3 meses, a taxa de mortalidade caiu para zero fatalidades.

No Reino Unido , o sol não brilha todos os dias. Também precisamos de mais energia no inverno, quando o sol brilha menos.

Portanto, toda estação de energia solar deve ser apoiada por outra estação de energia que possa funcionar quando o sol não estiver brilhando. A energia solar concentrada permite o armazenamento a curto prazo do vapor; portanto, pelo menos lida com 5 minutos de cobertura de nuvens, não ajuda muito com o "problema do inverno".

No entanto, em uma área em que a necessidade de energia de pico está em dias ensolarados e quentes devido à energia solar CA, se torna uma opção muito melhor.

Precisamos então perguntar se a energia solar concentrada (CSP) vale o esforço em comparação com a energia fotovoltaica (PV). O PV é uma commodity e está ficando mais barato a cada ano, então todo CSP pode oferecer sobre PV é o armazenamento de energia a curto prazo.

Se houve um grande investimento em CSP nas áreas corretas do mundo, com muitos designers sendo construídos e aperfeiçoados, pode ser muito bom. No entanto, espero que nunca saberemos, pois é difícil fazer o investimento, dado que o PV é bem compreendido e o CA pode ser desligado por alguns minutos se uma nuvem interromper o trabalho do PV. (Armazenar "frio" em um edifício é um método de armazenamento eficaz de energia.)

As usinas de energia solar concentrada estão melhor localizadas em áreas isoladas que recebem muito sol durante todo o ano, o que basicamente significa regiões áridas ou semi-áridas. A maioria dessas regiões não possui grandes populações, pelo que serão necessárias longas linhas de transmissão de energia.

Para aumentar o desempenho e a eficiência, cada planta de CSP precisará ser projetada e construída exclusivamente para o caminho e a elevação do sol em cada local em que uma planta de CSP será estabelecida; especialmente para o sistema de rastreamento solar que será necessário para focar continuamente a luz de um sol em movimento em um local. O caminho do sol varia ao longo do dia e de um dia para o outro - elevações baixas no inverno, elevações altas no verão.

A produção de energia será ótima quando o sol estiver no ponto mais alto do céu e funcionando bem de 2 a 3 horas em ambos os lados. Durante as primeiras manhãs e tardes o CSP não recebe muita luz solar utilizável.

Algumas dessas respostas já abordaram o impacto ambiental do CSP. Gostaria de adicionar este artigo como fonte. Reitera os argumentos de outras pessoas que responderam à pergunta do OP e apontou os problemas com a biodiversidade (especificamente espécies de aves) sendo afetadas.

No entanto, ninguém apontou o uso de água necessário para o sistema de refrigeração, o que também é importante. Com o passar do tempo, precisaremos ter mais cuidado com o uso da água, pois já precisamos de uma "Revolução Azul".

Eu acho que o CSP é um complemento incrível para sistemas fotovoltaicos e outros tipos de energia alternativa. Torna a energia solar capaz de alcançar uma grade mais estável em instalações em escala industrial. No entanto, precisamos ter cuidado com a forma como a construímos e com o quanto construímos para minimizar os custos ambientais.

As vantagens superam as desvantagens, então precisamos consolidar a vontade política para fazer os investimentos necessários. Os locais ideais em áreas ensolaradas e áridas seriam próximos ao mar para alimentar usinas de dessalinização. Os CSPs podem ser usados ​​junto com o PV para essas aplicações.

Ao dessalinizar e eletrolisar a água do mar, obtemos hidrogênio além de água doce e energia elétrica. Através da eletrólise, também podemos obter hidróxidos para remover o dióxido de carbono do escapamento das instalações de queima de hidrocarbonetos. Os hidróxidos, principalmente o hidróxido de sódio, reagiriam com o dióxido de carbono para formar carbonatos que são precipitados sólidos. O carbonato pode ser trocado por créditos de carbono no mercado de seqüestro de carbono. Também obtemos cloro da eletrólise da água do mar, que também é um produto muito útil, especialmente no terceiro mundo, onde pode ser usado para esterilizar a água potável.

Eu gostaria de destacar algumas informações "adicionais". Eu acho que esses CSP também podem ser usados ​​para criar hidrogênio a partir da eletrólise. Aumentando assim a oferta que pode ser importante para o desenvolvimento da tecnologia de combustível de hidrogênio nos carros. Porque, apenas recentemente, li que esses carros oferecem um alcance muito maior do que os carros elétricos, mas a densidade das "estações de hidrogênio" é muito baixa para que essa tecnologia evolua. Assim, o CSP pode ter benefícios adicionais para os quais não foram planejados. Teria outro efeito positivo: as pessoas não precisam pensar em como armazenar a "energia elétrica" ​​porque foi convertida em "energia química" utilizável (embora armazenar o hidrogênio não seja muito fácil por si só).