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Page 1 v28022025 unisqeduau CRICOS QLD 00244B NSW 02225M TEQSA PRV 12081 IMD T731059 Nota Peso na nota final 20 Justificativa Este trabalho visa desenvolver as seguintes habilidades Síntese de informações complexas de forma concisa Comunicação técnica eficaz Gestão do tempo Comunicação visual Descrição técnica madura Entendimento quantitativo Pensamento sistêmico Avaliação crítica Simulação de cenários profissionais do mundo real Considerações sociais e ambientais Task Instructions Prepare uma apresentação de cinco minutos em power point no máximo sete minutos Fazer o power point e um roteiro do que vai ser falado Critérios de Avaliação Impressão geral 15 Introdução à tecnologia 5 Descrição da tecnologia 15 Considerações técnicas de engenharia 25 Considerações sociais de engenharia 10 Avaliação crítica da tecnologia 20 Efetividade da apresentação 10 Consulte a Rubrica Guia de Avaliação abaixo Rubrica Guia de Avaliação Nota 1 095 085 08 075 07065 0605 04020 Impressão Geral 30 pontos Demonstra conhecimento significativo adquirido e uma comunicação que poderia ser apresentada à comunidade científica ou acadêmica Demonstra conhecimento significativo e comunicação de alto nível Demonstra certo conhecimento mas com comunicação ineficaz Demonstra algum conhecimento mas a comunicação é fraca Nenhuma tentativa OU descrição de tecnologia já abordada em MEC4104livro texto OU insuficiente Introdução à Tecnologia 10 pontos Introdução bem pesquisada clara e direta Introdução clara com algum embasamento em pesquisa Introdução razoável com elementos de pesquisa Introdução superficial Nenhuma tentativa OU conteúdo inadequado Descrição da Tecnologia 30 pontos Bem pesquisada inclui aplicação final maturidade e potencial e presença ou ausência da tecnologia no mercado Boa descrição com os elementos principais Descrição incompleta com ausência de alguns elementos exigidos Poucos elementos presentes Nenhuma tentativa OU conteúdo inadequado Considerações Técnicas de Engenharia 50 pontos Análise de engenharia robusta e madura do sistema Boa análise do sistema Análise moderada Demonstra algum conhecimento com descrição geral Nenhuma tentativa OU conteúdo inadequado Considerações Sociais de Engenharia 20 pontos Bem estruturadas incluindo comparação com tecnologias estabelecidas Bem estruturadas sem comparação Identifica aspectos sociais mas sem foco Considerações vagas Nenhuma tentativa OU conteúdo inadequado Avaliação da Tecnologia 40 pontos Avaliação crítica forte Avaliação com crítica moderada Avaliação sem crítica Avaliação limitada Avaliação promociona l em vez de técnica Efetividade da Apresentação 20 pontos Apresentação envolvente e excelente Comunicação clara da tecnologia Apresentação acima da média Apresentação com gráficos adequados Qualidade baixa com conteúdos irrelevantes Nenhuma tentativa OU insuficiente Você deverá selecionar uma das tecnologias de armazenamento de energia renovável da lista abaixo e avaliar seu potencial de uso em qualquer escala residencial comercial ou em larga escala como redes elétricas Tecnologias disponíveis 1 Armazenamento por flutuabilidade Buoyancy energy storage 2 Armazenamento de ar líquido Liquid air energy storage 3 Armazenamento magnético supercondutor Superconducting magnetic energy storage 4 Supercapacitores 5 Armazenamento por sal fundido Molten salt storage Você deve entregar 1 Apresentação em PowerPoint máx 7 minutos de apresentação Diagrama explicativo Dados técnicos Considerações sociais e ambientais Referências científicas atuais 2 Roteiro da apresentação documento Word Texto completo que você usaria para gravar o vídeo Pode conter marcações para os slides 3 Vídeo explicativo de até 7 minutos Você explicando o conteúdo com base na apresentação Pode ser gravado com slides ou roteiro detalhado A apresentação deve incluir Descrição técnica da tecnologia Capacidade de armazenamento em uma escala de tempo adequada Compatibilidade com fontes de energia renovável Grau de maturidade tecnológica Ilustrações dos parâmetros que influenciam a eficiência ou capacidade da tecnologia Considerações de engenharia com base nos estudos já feitos no curso Referências científicas recentes Análise dos impactos sociais e ambientais Importante O vídeo deve ter no máximo 7 minutos Roteiro de Apresentação Armazenamento com Sais Fundidos Trabalho de Energias Renováveis Olá a todos Hoje vamos apresentar um estudo sobre o potencial de uso da tecnologia de armazenamento térmico com sais fundidos também conhecida como Molten Salt Storage aplicada em usinas de energia solar concentrada CSP Essa tecnologia tem ganhado destaque por permitir a geração de energia mesmo durante a noite ou em dias nublados sendo um passo importante rumo à transição energética sustentável Slide 01 Nesta apresentação vamos abordar desde uma introdução geral à tecnologia até considerações técnicas e críticas além de aspectos de mercado ambientais e sociais Nosso foco será o armazenamento de energia térmica usando sais fundidos e também o funcionamento dos tanques solares de gradiente salino em usinas solares Slide 02 Slide 04 Diante da crescente demanda global por fontes de energia limpa sustentáveis e que contribuam para a redução das emissões de gases de efeito estufa a energia solar concentrada CSP surge como uma alternativa estratégica Ao contrário dos sistemas fotovoltaicos que convertem a luz solar diretamente em eletricidade a CSP utiliza espelhos ou lentes para concentrar a radiação solar em um ponto gerando calor de alta temperatura Esse calor é então convertido em energia elétrica por meio de um ciclo termodinâmico geralmente o Ciclo de Rankine representado pela fórmula do calor sensível utilizada para calcular a quantidade de energia térmica que pode ser armazenada ao elevar a temperatura de um material como os sais fundidos sem mudança de fase Qₛₑₙₛᵢᵦₗₑ representa a energia acumulada em forma de calor O termo m é a massa do material cₚ é o calor específico que indica a quantidade de energia necessária para elevar a temperatura de uma unidade de massa em um grau Celsius ou Kelvin e Tₕᵢgₕ Tₗₒw representa a diferença de temperatura entre o estado final e inicial Essa equação mostra que quanto maior a massa o calor específico ou a variação de temperatura maior será a quantidade de energia armazenada Vamos à mpressão geral e introdução à tecnologia Slide 03 Slide 05 As alternativas para armazenamento de energia térmica TES abrangem o uso de materiais sólidos como em sistemas regenerativos água pressurizada também conhecida como armazenamento Ruths sais fundidos calor latente e processos termoquímicos Nesta análise vamos dar enfoque na opção de armazenamento de sais fundidos Mas Como funciona o Tanque Solar de Gradiente Salino Existem diferentes tipos de armazenamento térmico que variam conforme o mecanismo físico envolvido O calor sensível onde a energia é armazenada por meio da variação de temperatura de um material sem mudança de fase O calor latente que utiliza a mudança de fase como fusão ou solidificação para armazenar grandes quantidades de energia com menor variação de temperatura E os sistemas termoquímicos que armazenam energia por meio de reações químicas reversíveis Além disso há alternativas como Materiais sólidos usados em sistemas regenerativos como blocos cerâmicos ou pedras com boa estabilidade térmica Água pressurizada em sistemas chamados Ruths tanks que aproveitam a alta capacidade térmica da água e operam sob pressão para alcançar temperaturas superiores a 100 C sem vaporizar Porém o foco desta apresentação é o armazenamento com sais fundidos uma das formas mais utilizadas atualmente em plantas solares térmicas Esses sais como o nitrato de sódio NaNO₃ e o nitrato de potássio KNO₃ são escolhidos por sua Alta capacidade térmica Estabilidade química em altas temperaturas até 600 C E por serem relativamente seguros baratos e não tóxicos Vamos à descrição da tecnologia e considerações técnicas Slide 06 Slide 07 Aqui temos a ilustração de um tanque solar de gradiente salino uma estrutura de armazenamento térmico baseada em um princípio físico simples mas muito eficaz o impedimento da convecção natural por meio de um gradiente de salinidade Esse tanque é dividido em três camadas principais 1Camada superior CCS Camada de Circulação Superior composta por água doce fria Essa camada flutua naturalmente sobre as demais sendo a menos densa e atuando como isolante térmico para evitar perda de calor por convecção livre com o ar 2Camada intermediária CNC Camada de Não Convecção é uma zona onde a salinidade aumenta gradualmente com a profundidade criando um gradiente de densidade estável Essa estrutura impede que correntes convectivas verticais se formem o que mantém o calor confinado na base do tanque 3Camada inferior CCI Camada Inferior de Convecção contém água altamente salina e quente onde a maior parte da energia térmica é acumulada O fundo do tanque é exposto à radiação solar o que aquece essa camada mas o calor não sobe por convecção devido ao bloqueio gerado pela estratificação salina Segundo González 2016 o sistema reproduz um comportamento encontrado em lagos solares naturais como o Solar Pond de Bhuj na Índia onde esse fenômeno ocorre espontaneamente A estrutura estratificada do tanque armazenará calor por vários dias podendo chegar a temperaturas de até 85C dependendo das condições ambientais O conceito se baseia na física de estabilidade hidrostática em um fluido estratificado por densidade qualquer tentativa de deslocamento vertical das camadas é energeticamente desfavorável Assim a transferência de calor se dá apenas por condução térmica um processo muito mais lento do que a convecção Este esquema representa um sistema CSP com armazenamento em sais fundidos que utiliza um receptor central em torre para aquecer o fluido térmico Vamos analisar cada uma das etapas numeradas e os componentes principais 1 Campo de heliostatos Heliostat Field Aqui temos uma área coberta por centenas de espelhos móveis chamados heliostatos que seguem a posição do sol ao longo do dia Seu objetivo é concentrar a radiação solar em um único ponto o receptor no topo da torre A eficiência óptica desse campo é crítica para o desempenho da planta e depende de fatores como espaçamento orientação refletância dos espelhos e controle solar Slide 08 Slide 08 Continuação 2 Receptor Central Central Receiver A luz solar concentrada atinge o receptor central que converte a radiação em calor de altíssima temperatura geralmente entre 500 C e 600 C Esse calor é transferido para os sais fundidos frios que fluem desde o tanque frio até o receptor Segundo Gil et al 2010 o receptor pode ser do tipo tubular com superfícies metálicas que maximizam a absorção térmica e reduzem as perdas por radiação 3 Tanque térmico de sal quente Hot Salt Thermal Storage Tank Após serem aquecidos no receptor os sais fundidos fluem para o tanque de sal quente onde a energia é armazenada sob forma de calor sensível Esse tanque é altamente isolado e opera em temperaturas superiores a 500 C 4 Gerador de vapor Steam Generator Quando há demanda por energia elétrica o sal quente é direcionado ao gerador de vapor onde seu calor é transferido para a água transformandoa em vapor a alta pressão Esse vapor alimenta uma turbina a vapor convencional operando segundo o Ciclo de Rankine Essa etapa é crítica pois define a eficiência termodinâmica do sistema As perdas aqui impactam diretamente a geração elétrica 5 Turbina a vapor e gerador elétrico Steam Turbine Generator O vapor gerado aciona uma turbina que está acoplada a um gerador elétrico produzindo energia A eletricidade resultante pode ser imediatamente utilizada ou enviada à rede Após expandir na turbina o vapor é resfriado em um condensador à esquerda identificado como condenser e retorna ao ciclo Ciclo reverso sal frio tanque frio Após ceder seu calor no gerador de vapor o sal agora resfriado retorna ao Tanque de Sal Frio Cold Salt Thermal Storage Tank reiniciando o ciclo Esse fluxo de retorno é essencial para o sistema de recirculação térmica O tanque frio geralmente opera entre 290 C e 300 C Slide 09 Considerando o que vimos anteriormente e os detalhes do sistema vamos às considerações de cálculo de engenharia e um exemplo de cálculo considerando um sistema de 1000 metros quadrados de espelhos Slide 10 Este slide apresenta as equações que modelam o comportamento térmico e energético do sistema tanto no tanque solar de gradiente salino quanto no sistema CSP com sais fundidos As expressões tratam de troca de calor variação de temperatura energia absorvida potência solar incidente e impacto social pessoas atendidas Explicando algumas dessas expressões fundamentais Qexchanged i i1 K Tᵢ Tᵢ₁ Δt Esta equação expressa a quantidade de calor transferido de uma camada para a camada imediatamente abaixo no tanque K é a condutância térmica efetiva entre as camadas T ᵢ Tᵢ₁ é a diferença de temperatura entre as camadas Δt é o tempo de interação térmica ΔTᵢ Qexchanged i i1 mᵢ cₚ ΔTᵢ₁ Qexchanged i i1 mᵢ₁ cₚ Essas duas equações estão diretamente ligadas à anterior Elas descrevem como o calor transferido afeta a temperatura de cada camada A camada que perde calor sofre uma redução de temperatura proporcional à sua massa e calor específico A camada que ganha calor tem sua temperatura elevada Pt Gₜt A η Essa equação calcula a potência térmica instantânea recebida pelo sistema Gₜt é a irradiância solar no instante t A é a área dos coletores ou espelhos η é a eficiência óptica do sistema Além de outras equações que são importantes para os cálculos do sistema Slide 11 Este slide apresenta um exemplo prático de dimensionamento energético em uma usina de energia solar concentrada CSP utilizando armazenamento térmico com sais fundidos Para começar é considerada uma torre com área refletora de 1000 m² irradiada por uma média de 800 Wm² ao longo do dia A eficiência óptica do sistema que representa as perdas por reflexão absorção e desalinhamento é estimada em 65 065 Slide 11 Continuação A primeira equação utilizada é Pt Gₜt A η P é a potência útil absorvida em watts G é a irradiância solar média 800 Wm² A é a área dos espelhos 1000 m² η é a eficiência do sistema 065 Substituindo os valores P 800 1000 065520000 Ou seja o sistema está absorvendo 520 kW de potência solar útil Em seguida calculase a quantidade total de energia acumulada Q durante um período de 6 horas de coleta solar ou seja 21600 segundos Q Pt 52000021600 11232000000 J 312 MWhQ Esse valor representa a energia térmica total armazenada nos sais fundidos após um dia de operação sob essas condições Com esse dado podemos calcular por quanto tempo o sistema poderia fornecer energia a uma carga contínua de 01 MW 100 kW usando tq 3120 kWh 100 kW 312 horas Isso significa que a energia acumulada ao longo de 6 horas de sol poderia alimentar uma carga constante de 100 kW por mais de um dia inteiro Por fim é feita uma estimativa social quantas pessoas poderiam ser atendidas com essa energia assumindo um consumo médio de 6 kWh por pessoa por dia n Energia disponível Consumo por pessoa n 3120 kWh 6 kWhpessoa n 520 pessoas Ou seja esse sistema seria capaz de fornecer energia suficiente para atender 520 pessoas por um dia Slide 12 Além da análise e cálculos de eficiência é importante abordar considerações de mercado Slide 13 Nesta linha do tempo observamos o desenvolvimento global da tecnologia CSP com armazenamento térmico em sal fundido marcada por projetos emblemáticos em diversos continentes Em 2007 a Espanha inaugurou a PS10 a primeira planta comercial de energia solar concentrada da Europa com tecnologia de torre e heliostatos Entre 2013 e 2018 a China iniciou diversos projetospiloto com sal fundido marcando uma fase de testes e adaptação da tecnologia ao seu território Em 2015 nos Estados Unidos foi inaugurada a Crescent Dunes uma usina com 110 MW de potência e 10 horas de armazenamento térmico considerada pioneira no uso comercial de sal fundido em larga escala Em 2021 o destaque foi o Marrocos com a usina Noor III uma torre CSP com 150 MW e 75 horas de armazenamento instalada em Ouarzazate um exemplo de integração entre energia limpa e planejamento de longo prazo em países em desenvolvimento E o futuro A China estabeleceu como meta atingir 3 GW de capacidade instalada de CSP com sal fundido até 2025 o que representa um avanço significativo no cenário energético global Segundo a IEA 2021 o mercado de CSP está crescendo lentamente mas de forma consistente especialmente em regiões com alta insolação e terrenos amplos como o norte da África o Oriente Médio e a América Latina Slide 14 Um exemplo marcante de sucesso é o projeto Cerro Dominador no Chile localizado no coração do Deserto do Atacama uma das regiões com maior índice de irradiação solar do planeta O sistema é composto por 10600 heliostatos que refletem a luz solar para o topo de uma torre central Lá a energia solar aquece sais fundidos a temperaturas superiores a 500 C Essa substância permanece no estado líquido sem vaporizar e é armazenada em tanques térmicos altamente isolados Graças à sua elevada capacidade térmica e estabilidade química o sal consegue reter calor por dias ou até semanas permitindo a geração de eletricidade de forma contínua 24 horas por dia mesmo sem sol Essa é uma das grandes vantagens do armazenamento térmico ele oferece confiabilidade ao sistema similar a uma base energética tradicional mas sem os impactos ambientais associados aos combustíveis fósseis Com essa tecnologia podemos começar a reduzir drasticamente a dependência dos combustíveis fósseis afirmou um dos gestores do projeto Agora refletiremos sobre os impactos ambientais e sociais da tecnologia de sal fundido Slide 15 Slide 16 Entre os principais benefícios ambientais destacase a baixa emissão de carbono durante a operação o que contribui diretamente para o cumprimento das metas de descarbonização estabelecidas por acordos climáticos internacionais como o Acordo de Paris A substituição de termelétricas a gás ou carvão por usinas CSP reduz significativamente a liberação de CO₂ e outros poluentes atmosféricos associados à queima de combustíveis fósseis Os sais utilizados no armazenamento térmico apresentam características vantajosas do ponto de vista ambiental e operacional são não tóxicos não inflamáveis estáveis em altas temperaturas e podem ser manuseados com relativa segurança o que reduz os riscos de acidentes industriais ou contaminação ambiental durante o uso Essas propriedades tornam o sistema mais seguro que outras formas de armazenamento como baterias de íonlítio que possuem risco de incêndio e contaminação por metais pesados No entanto mesmo sendo considerada uma tecnologia limpa o uso de sal fundido não está isento de impactos ambientais e desafios técnicos relevantes Um dos principais pontos críticos é o impacto associado à extração e produção industrial dos sais que pode envolver processos de mineração e beneficiamento com alta demanda energética e hídrica além da geração de resíduos O transporte desses materiais também representa uma preocupação logística e ambiental especialmente quando feito em larga escala Outro fator de atenção é o elevado consumo de água por parte de muitas usinas CSP sobretudo na etapa de resfriamento térmico que quando baseada em torres úmidas pode consumir milhares de litros por hora Esse fator é particularmente sensível em regiões áridas onde essas usinas costumam ser instaladas justamente pela abundância de radiação solar Além disso ao final da vida útil da planta há a necessidade de gestão adequada dos resíduos incluindo os sais utilizados que podem ter sofrido contaminações químicas e exigem descarte ou reaproveitamento seguro Também é necessário garantir a integridade dos tanques de armazenamento ao longo do tempo já que vazamentos de sal fundido em alta temperatura podem representar riscos técnicos ambientais e econômicos consideráveis Slide 17 Embora o armazenamento térmico em sal fundido seja uma das soluções mais promissoras para a continuidade da geração de energia solar concentrada CSP a tecnologia ainda enfrenta desafios técnicos significativos que comprometem sua adoção mais ampla especialmente em países em desenvolvimento ou com infraestrutura limitada Um dos principais problemas é a corrosão e degradação dos materiais metálicos utilizados em tanques trocadores de calor e tubulações pois os sais fundidos operam em temperaturas elevadas entre 290 C e 600 C o que acelera reações eletroquímicas com metais como o aço carbono Outro desafio é o ponto de solidificação relativamente alto dos sais utilizados A mistura mais comum de nitrato de sódio e nitrato de potássio solidifica em torno de 220 C Isso significa que o sistema inteiro deve ser mantido continuamente acima dessa temperatura Qualquer falha de aquecimento ou desligamento prolongado pode levar à solidificação do sal Há também exigências rigorosas quanto à integridade estrutural dos tanques de armazenamento que devem suportar altas pressões internas e temperaturas elevadas por longos períodos além de resistir à corrosão Isso demanda projeto avançado de engenharia com revestimentos térmicos e isolamento multicamadas Em termos operacionais os custos de manutenção OPEX são mais elevados quando comparados a tecnologias mais maduras como as termelétricas convencionais Isso se deve tanto à necessidade de equipamentos especializados quanto ao monitoramento constante de temperatura e viscosidade do sal ao longo do sistema Outro ponto crítico é a ciclagem térmica a variação repetida de temperatura entre os períodos de carga durante o dia e descarga à noite provoca expansão e contração dos materiais o que pode levar a fadiga mecânica rachaduras e falhas estruturais prematuras Esse fenômeno exige cuidado especial no design dos componentes bem como o uso de sistemas de dilatação térmica e juntas flexíveis Pesquisas recentes têm buscado resolver esses problemas com o desenvolvimento de materiais mais resistentes à corrosão a implementação de sistemas de aquecimento de traço heat tracing mais eficientes para evitar solidificação e o uso de salternativas com ponto de fusão mais baixo Slide 18 A tabela apresenta uma comparação entre três tecnologias de geração e armazenamento de energia CSP com sal fundido baterias de íonlítio e termelétricas a gás natural Cada uma possui vantagens e limitações dependendo do contexto de uso Slide 18 Continuação O CSP com sal fundido é uma tecnologia madura ideal para projetos em grande escala 100 a 200 MW com destaque para a capacidade de armazenamento prolongado entre 10 e 17 horas e baixas emissões de carbono No entanto ainda apresenta custo de instalação elevado exigindo infraestrutura complexa e materiais resistentes à alta temperatura As baterias de íonlítio são altamente eficientes em pequena e média escala com baixo custo operacional e rápida implantação Por outro lado seu armazenamento é limitado a 46 horas e há preocupações ambientais relacionadas a riscos de incêndio e ao uso de metais tóxicos As usinas a gás natural são amplamente utilizadas por seu baixo custo de instalação e flexibilidade operacional No entanto são fontes fósseis com altas emissões de gases de efeito estufa e sem capacidade de armazenamento de energia Além disso o CSP se destaca pela geração de empregos locais especialmente durante a construção enquanto baterias e térmicas têm menor impacto nesse aspecto De forma geral a comparação mostra que o CSP com sal fundido apesar do custo inicial alto é a opção mais adequada para sistemas sustentáveis e autônomos em regiões com alta insolação enquanto baterias e gás natural atendem melhor a demandas rápidas ou complementares Slide 19 Abordando os impactos e aspectos sociais relacionados à adoção da tecnologia de armazenamento térmico com sal fundido entre os benefícios sociais mais evidentes está a geração de empregos especialmente nas fases de construção operação e manutenção das usinas CSP Essas instalações exigem mão de obra qualificada em engenharia montagem de estruturas automação e controle térmico Outro ponto positivo é o desenvolvimento de regiões isoladas já que essas usinas geralmente são construídas em locais com alta radiação solar como desertos ou áreas semiáridas que antes tinham pouco investimento em infraestrutura Há também um importante papel na educação e capacitação profissional a implementação desses projetos demanda formação técnica o que impulsiona cursos treinamentos e oportunidades para a população local Mas por outro lado é preciso considerar os desafios sociais a instalação de grandes usinas pode envolver o deslocamento de comunidades gerando impactos sobre modos de vida tradicionais Além disso por serem projetos de grande escala e alto investimento há uma dependência de grandes investidores e consórcios internacionais o que pode limitar o controle local sobre o empreendimento Também devem ser gerenciados os riscos ocupacionais especialmente no manuseio de materiais em alta temperatura e na manutenção de componentes térmicos Agora vamos abordar a avaliação crítica da tecnologia Slide 20 Slide 21 As principais considerações feitas foram que armazenamento térmico com sal fundido representa uma das soluções mais robustas e estratégicas para garantir a continuidade da geração de energia renovável especialmente em sistemas baseados em energia solar concentrada CSP Seu maior diferencial é a capacidade de armazenar calor por longos períodos 10 a 17 horas ou mais permitindo a geração de eletricidade mesmo durante a noite ou em dias nublados uma vantagem significativa em relação a outras fontes intermitentes como a energia solar fotovoltaica ou a eólica Tratase de uma tecnologia tecnicamente madura e ambientalmente promissora já comprovada em diversos projetos ao redor do mundo Usinas como Cerro Dominador Chile demonstraram que é possível gerar energia renovável 24 horas por dia com baixas emissões alta estabilidade térmica e boa eficiência operacional Em resumo é uma tecnologia viável confiável e com grande impacto positivo no combate às mudanças climáticas desde que seus custos e desafios técnicos sejam enfrentados com inovação e planejamento integrado É uma peça importante no quebracabeça da transição energética e com o apoio certo pode assumir um papel ainda mais relevante nos próximos anos Slide 22 Perante as avaliações descritas anteriormente o que poderia ser melhorado A faixa de temperatura operacional os sais utilizados hoje solidificam a cerca de 220 C Se a temperatura cair abaixo disso o sal cristaliza e pode bloquear tubulações Uma solução seria desenvolver novos sais com ponto de fusão mais baixo ampliando a segurança operacional A corrosão dos materiais também é um desafio É necessário pesquisar ligas metálicas mais resistentes ou revestimentos anticorrosivos duráveis e acessíveis o que aumentaria a vida útil dos sistemas O isolamento térmico dos tanques pode ser aprimorado para reduzir perdas de calor e diminuir o gasto com manutenção de temperatura mínima Para a ciclagem térmica investir em projetos com maior resistência à fadiga térmica é essencial E em relação ao custo de implantação é necessário reduzir despesas com materiais e mão de obra por meio de padronização de componentes e produção em escala A complexidade operacional pode ser atenuada com diagnósticos automatizados e manutenção preditiva reduzindo a necessidade de intervenção humana constante Por fim é importante adaptar essa tecnologia a regiões com menor insolação direta ampliando sua aplicabilidade para diferentes contextos climáticos E por último mas não menos importante a conclusão Slide 23 Perante todas as análises que apresentamos o armazenamento térmico com sal fundido configurase como uma das soluções mais maduras e promissoras para viabilizar o uso contínuo de fontes renováveis especialmente a energia solar concentrada CSP Em síntese o armazenamento com sal fundido representa um avanço crucial no caminho rumo a uma matriz energética mais resiliente sustentável e livre de carbono No entanto sua adoção plena requer planejamento ambiental integrado justiça social e inovação tecnológica constante de modo que seus benefícios sejam distribuídos de forma justa e sustentável ao longo de toda a cadeia produtiva e da sociedade como um todo Slide 24 Obrigado pela atenção Slide 25 Essas são as referências utilizadas ao longo do trabalho Slide 26 Presentation Script Molten Salt Storage Renewable Energy Project Hello everyone Today we will present a study on the potential use of thermal energy storage technology with molten salts also known as Molten Salt Storage applied in concentrated solar power CSP plants This technology has gained prominence for enabling energy generation even during the night or on cloudy days representing an important step toward a sustainable energy transition Slide 01 In this presentation we will cover everything from a general introduction to the technology to technical and critical considerations as well as market environmental and social aspects Our focus will be on thermal energy storage using molten salts and the operation of solar gradient salt tanks in solar power plants Slide 02 Given the growing global demand for clean sustainable energy sources that contribute to reducing greenhouse gas emissions concentrated solar power CSP emerges as a strategic alternative Unlike photovoltaic systems which convert sunlight directly into electricity CSP uses mirrors or lenses to concentrate solar radiation onto a focal point generating hightemperature heat This heat is then converted into electrical energy through a thermodynamic cycle usually the Rankine cycle represented by the sensible heat formula used to calculate the amount of thermal energy that can be stored by raising the temperature of a material such as molten salts without a phase change Qₛₑₙₛᵢᵦₗₑ represents the energy accumulated in the form of heat The term m is the mass of the material cp is the specific heat capacity which indicates the amount of energy required to raise the temperature of one unit of mass by one degree Celsius or Kelvin and Tₕᵢgₕ Tₗₒw represents the temperature difference between the final and initial statesThis equation shows that the greater the mass specific heat or temperature variation the larger the amount of energy stored Slide 04 Lets move on to the general overview and introduction to the technology Slide 03 Alternatives for thermal energy storage TES include the use of solid materials such as regenerative systems pressurized water also known as Ruths storage molten salts latent heat and thermochemical processes In this analysis we will focus on the option of molten salt storage But how does the Solar Gradient Salt Tank work There are different types of thermal storage which vary depending on the physical mechanism involved Sensible heat where energy is stored through temperature changes of a material without a phase change Latent heat which uses phase changes such as melting or solidification to store large amounts of energy with smaller temperature variations Thermochemical systems which store energy through reversible chemical reactions Additionally there are alternatives such as Solid materials used in regenerative systems like ceramic blocks or stones which have good thermal stability Pressurized water in systems called Ruths tanks which utilize waters high heat capacity and operate under pressure to reach temperatures above 100 C without vaporizing However the focus of this presentation is molten salt storage one of the most widely used methods today in solar thermal plants These salts such as sodium nitrate NaNO₃ and potassium nitrate KNO₃ are chosen for their High thermal capacity Chemical stability at high temperatures up to 600 C And for being relatively safe inexpensive and nontoxic Slide 05 Lets move on to the technology description and technical considerations Slide 06 Here we have an illustration of a solar gradient salt tank a thermal storage structure based on a simple but highly effective physical principle the suppression of natural convection through a salinity gradient This tank is divided into three main layers Upper layer UCL Upper Circulation Layer composed of cold fresh water This layer naturally floats above the others being the least dense and acts as a thermal insulator to prevent heat loss by free convection with the air Intermediate layer NSL NonConvection Layer a zone where salinity gradually increases with depth creating a stable density gradient This structure prevents vertical convective currents from forming keeping heat confined at the bottom of the tank Lower layer LCL Lower Convection Layer contains highly saline and hot water where most of the thermal energy is stored The bottom of the tank is exposed to solar radiation which heats this layer but the heat does not rise by convection due to the barrier created by the salinity stratification According to González 2016 the system replicates a behavior found in natural solar lakes such as the Bhuj Solar Pond in India where this phenomenon occurs spontaneously The tanks stratified structure can store heat for several days reaching temperatures of up to 85C depending on environmental conditions The concept is based on the physics of hydrostatic stability in a fluid stratified by density any attempt to vertically displace the layers is energetically unfavorable Thus heat transfer occurs only through thermal conduction a much slower process than convection Slide 07 This diagram represents a CSP system with molten salt storage which uses a central tower receiver to heat the thermal fluid Lets analyze each of the numbered steps and the main components 1 Heliostat Field Here we have an area covered by hundreds of movable mirrors called heliostats which track the suns position throughout the day Their purpose is to concentrate solar radiation onto a single point the receiver at the top of the tower The optical efficiency of this field is critical for the plants performance and depends on factors such as spacing orientation mirror reflectivity and solar tracking control Slide 08 2 Central Receiver Concentrated sunlight hits the central receiver which converts the radiation into very hightemperature heat typically between 500 C and 600 C This heat is transferred to the cold molten salts which flow from the cold tank to the receiver According to Gil et al 2010 the receiver can be tubular with metallic surfaces that maximize thermal absorption and reduce radiation losses 3 Hot Salt Thermal Storage Tank After being heated in the receiver the molten salts flow to the hot salt tank where energy is stored as sensible heat This tank is highly insulated and operates at temperatures above 500 C 4 Steam Generator When there is electricity demand the hot salt is directed to the steam generator where its heat is transferred to water turning it into highpressure steam This steam powers a conventional steam turbine operating under the Rankine cycle This step is critical as it defines the thermodynamic efficiency of the system Losses here directly impact electricity generation 5 Steam Turbine and Electric Generator The generated steam drives a turbine coupled to an electric generator producing electricity The resulting electricity can be used immediately or sent to the grid After expanding through the turbine the steam is cooled in a condenser on the left labeled as condenser and returns to the cycle Reverse cycle cold salt cold tank After releasing its heat in the steam generator the now cooled salt returns to the Cold Salt Thermal Storage Tank restarting the cycle This return flow is essential for the thermal recirculation system The cold tank typically operates between 290 C and 300 C Slide 08 Continuação Slide 09 Considering what weve covered so far and the systems details lets move on to the engineering calculation considerations along with an example calculation based on a system with 1000 square meters of mirrors This slide presents the equations that model the thermal and energy behavior of the system both in the solar gradient salt tank and in the CSP system with molten salts The expressions deal with heat exchange temperature variation absorbed energy incident solar power and social impact people served Explaining some of these fundamental expressions Qexchanged i i1 K Tᵢ Tᵢ₁ Δt This equation expresses the amount of heat transferred from one layer to the layer immediately below in the tank K is the effective thermal conductance between the layers Tᵢ Tᵢ₁ is the temperature difference between the layers Δt is the thermal interaction time ΔTᵢ Qexchanged i i1 mᵢ cₚ ΔTᵢ₁ Qexchanged i i1 mᵢ₁ cₚ These two equations are directly linked to the previous one They describe how the transferred heat affects the temperature of each layer The layer that loses heat experiences a temperature drop proportional to its mass and specific heat The layer that gains heat has its temperature increased Pt Gₜt A η This equation calculates the instantaneous thermal power received by the system Gₜt is the solar irradiance at time t A is the area of the collectors or mirrors η is the optical efficiency of the system In addition to other equations that are important for system calculations Slide 10 Slide 11 This slide presents a practical example of energy sizing in a concentrated solar power CSP plant using thermal storage with molten salts To begin a tower with a reflective area of 1000 m² is considered irradiated by an average of 800 Wm² throughout the day The optical efficiency of the system which accounts for losses due to reflection absorption and misalignment is estimated at 65 065 The first equation used is Pt Gₜt A η P is the useful power absorbed in watts G is the average solar irradiance 800 Wm² A is the mirror area 1000 m² η is the system efficiency 065 Substituting the values P 800 1000 065 520000 In other words the system is absorbing 520 kW of useful solar power Next the total amount of energy accumulated Q over a 6hour solar collection period is calculated that is 21600 seconds Q P t 520000 21600 11232000000 J 312 MWh This value represents the total thermal energy stored in the molten salts after one day of operation under these conditions With this data we can calculate how long the system could supply energy to a continuous 01 MW 100 kW load using tq 3120 kWh 100 kW 312 hours This means that the energy accumulated over 6 hours of sunlight could power a constant 100 kW load for more than an entire day Finally a social estimate is made how many people could be served with this energy assuming an average consumption of 6 kWh per person per day n Available energy Consumption per person 3120 kWh 6 kWhperson n 520 people That is this system would be capable of supplying enough energy to meet the needs of 520 people for one day Slide 11 Continuação Slide 12 In addition to the efficiency analysis and calculations it is important to address market considerations In this timeline we observe the global development of CSP technology with molten salt thermal storage marked by landmark projects across various continents In 2007 Spain inaugurated PS10 the first commercial concentrated solar power plant in Europe featuring tower and heliostat technology Between 2013 and 2018 China launched several pilot projects using molten salt marking a phase of testing and adapting the technology to its territory In 2015 the United States introduced Crescent Dunes a 110 MW plant with 10 hours of thermal storage considered a pioneer in largescale commercial use of molten salt In 2021 the highlight was Morocco with the Noor III planta CSP tower with 150 MW and 75 hours of storagelocated in Ouarzazate It stands as an example of integrating clean energy with longterm planning in developing countries And the future China has set a target of reaching 3 GW of installed CSP capacity with molten salt by 2025 representing a significant advancement in the global energy landscape According to the IEA 2021 the CSP market is growing slowly but steadily especially in regions with high solar irradiation and large open lands such as North Africa the Middle East and Latin America Slide 13 Slide 14 A striking example of success is the Cerro Dominador project in Chile located in the heart of the Atacama Desert one of the regions with the highest solar irradiation on the planet The system consists of 10600 heliostats that reflect sunlight to the top of a central tower There the solar energy heats molten salts to temperatures above 500 C This substance remains in a liquid state without vaporizing and is stored in highly insulated thermal tanks Thanks to its high thermal capacity and chemical stability the salt can retain heat for days or even weeks allowing continuous electricity generation 24 hours a day even without sunlight This is one of the major advantages of thermal storage it provides reliability to the system similar to that of a traditional baseload power source but without the environmental impacts associated with fossil fuels With this technology we can begin to drastically reduce our dependence on fossil fuels stated one of the projects managers Now let us reflect on the environmental and social impacts of molten salt technology Slide 15 Slide 16 Among the main environmental benefits low carbon emissions during operation stand out contributing directly to the fulfillment of decarbonization targets set by international climate agreements such as the Paris Agreement The replacement of gas or coalfired thermal power plants with CSP plants significantly reduces the release of CO₂ and other air pollutants associated with fossil fuel combustion The salts used in thermal storage offer advantageous characteristics from both an environmental and operational standpoint they are nontoxic nonflammable stable at high temperatures and can be handled with relative safety This reduces the risk of industrial accidents or environmental contamination during use These properties make the system safer than other forms of storage such as lithiumion batteries which carry risks of fire and contamination from heavy metals However even though it is considered a clean technology the use of molten salt is not free from environmental impacts and significant technical challenges One of the main concerns is the impact associated with the extraction and industrial production of the salts which may involve mining and processing activities with high energy and water demands as well as waste generation The transportation of these materials also poses logistical and environmental concerns especially when carried out on a large scale Another point of attention is the high water consumption of many CSP plants particularly during the thermal cooling stage When based on wet cooling towers these systems can consume thousands of liters per hour This is especially critical in arid regions where these plants are typically located due to abundant solar radiation In addition at the end of the plants life cycle proper waste management is required including the used salts which may have undergone chemical contamination and require safe disposal or recycling It is also essential to ensure the integrity of the storage tanks over time as leaks of molten salt at high temperatures can pose significant technical environmental and economic risks Although molten salt thermal storage is one of the most promising solutions for continuous concentrated solar power CSP generation the technology still faces significant technical challenges that hinder its wider adoption especially in developing countries or those with limited infrastructure One of the main issues is the corrosion and degradation of metallic materials used in tanks heat exchangers and piping since molten salts operate at high temperatures between 290 C and 600 C which accelerate electrochemical reactions with metals such as carbon steel Another challenge is the relatively high solidification point of the salts used The most common mixture sodium nitrate and potassium nitrate solidifies around 220 C This means the entire system must be continuously maintained above this temperature Any heating failure or prolonged shutdown can lead to salt solidification There are also stringent requirements regarding the structural integrity of storage tanks which must withstand high internal pressures and elevated temperatures for extended periods in addition to resisting corrosion This demands advanced engineering design including thermal coatings and multilayer insulation Operationally maintenance costs OPEX are higher compared to more mature technologies like conventional thermal power plants This is due both to the need for specialized equipment and the constant monitoring of the salts temperature and viscosity throughout the system Another critical point is thermal cycling repeated temperature variations between charging periods during the day and discharging at night cause expansion and contraction of materials which can lead to mechanical fatigue cracks and premature structural failures This phenomenon requires special care in component design as well as the use of thermal expansion systems and flexible joints Recent research has aimed to address these problems by developing more corrosion resistant materials implementing more efficient heat tracing systems to prevent solidification and using salt alternatives with lower melting points Slide 17 Slide 18 The table presents a comparison between three energy generation and storage technologies molten salt CSP lithiumion batteries and natural gas thermal power plants Each has advantages and limitations depending on the context of use Molten salt CSP is a mature technology ideal for largescale projects 100 to 200 MW with a standout feature being its prolonged storage capacitybetween 10 and 17 hoursand low carbon emissions However it still has a high installation cost requiring complex infrastructure and materials resistant to high temperatures Lithiumion batteries are highly efficient at small to medium scales with low operational costs and rapid deployment On the other hand their storage capacity is limited to 46 hours and there are environmental concerns related to fire risks and the use of toxic metals Natural gas plants are widely used due to their low installation costs and operational flexibility However they are fossil fuel sources with high greenhouse gas emissions and no energy storage capability Additionally CSP stands out for generating local jobs especially during construction whereas batteries and thermal plants have a lower impact in this regard Overall the comparison shows that molten salt CSP despite its high initial cost is the most suitable option for sustainable and autonomous systems in regions with high solar irradiation while batteries and natural gas better meet fastresponse or complementary demands Slide 18 Continuação Slide 19 Addressing the social impacts and aspects related to the adoption of molten salt thermal storage technology among the most evident social benefits is job creation especially during the construction operation and maintenance phases of CSP plants These facilities require skilled labor in engineering structural assembly automation and thermal control Another positive point is the development of isolated regions since these plants are usually built in locations with high solar radiation such as deserts or semiarid areas which previously had little infrastructure investment There is also an important role in education and professional training implementing these projects demands technical training which boosts courses workshops and opportunities for the local population On the other hand it is necessary to consider social challenges the installation of large plants may involve the displacement of communities generating impacts on traditional ways of life Moreover because these are largescale and highinvestment projects there is a dependence on large investors and international consortia which can limit local control over the enterprise Occupational risks must also be managed carefully especially in handling high temperature materials and maintaining thermal components Now lets proceed with a critical evaluation of the technology Slide 20 Slide 21 AThe main considerations made were that molten salt thermal storage represents one of the most robust and strategic solutions to ensure the continuity of renewable energy generation especially in systems based on concentrated solar power CSP Its greatest advantage is the ability to store heat for long periods 10 to 17 hours or more allowing electricity generation even during the night or on cloudy days a significant benefit compared to other intermittent sources like photovoltaic solar or wind energy It is a technically mature and environmentally promising technology already proven in various projects around the world Plants like Cerro Dominador Chile have demonstrated that it is possible to generate renewable energy 24 hours a day with low emissions high thermal stability and good operational efficiency In summary it is a viable reliable technology with a significant positive impact on combating climate change provided that its costs and technical challenges are addressed through innovation and integrated planning It is an important piece in the energy transition puzzle and with the right support it can assume an even more relevant role in the coming years Slide 22 PBased on the evaluations described earlier here are potential improvements Operational temperature range The salts currently used solidify around 220 C If the temperature drops below this the salt crystallizes and can block pipelines A solution would be to develop new salts with lower melting points increasing operational safety Material corrosion This remains a challenge Research is needed into more resistant metal alloys or durable and affordable anticorrosive coatings which would extend system lifespan Thermal insulation Tank insulation can be improved to reduce heat loss and decrease costs related to maintaining minimum temperatures Thermal cycling Investing in designs with greater resistance to thermal fatigue is essential Installation costs Expenses on materials and labor should be reduced through component standardization and mass production Operational complexity Automated diagnostics and predictive maintenance can mitigate complexity reducing the need for constant human intervention Climate adaptability Finally it is important to adapt this technology to regions with lower direct solar irradiation broadening its applicability across different climatic contexts And last but not least the conclusion Slide 23 Based on all the analyses presented molten salt thermal storage stands out as one of the most mature and promising solutions to enable the continuous use of renewable energy sources especially concentrated solar power CSP In summary molten salt storage represents a crucial advancement on the path toward a more resilient sustainable and carbonfree energy matrix However its full adoption requires integrated environmental planning social justice and constant technological innovation to ensure that its benefits are distributed fairly and sustainably across the entire production chain and society as a whole Slide 24 Thank you for your attention Slide 25 These are the references used throughout the work Slide 26 Potential for use in solar power plants Perguntar ao ChatGPT Bachelors Degree in Mechanical Engineering MOLTEN SALT STORAGE Summary of what will be covered General overview and introduction to the technology Description of the technology Engineering technical considerations Critical assessment of the technology Conclusion Market considerations Environmental and social engineering considerations General overview and introduction to the technology Given the growing global demand for clean sustainable energy sources that contribute to reducing greenhouse gas emissions concentrated solar power CSP emerges as a strategic alternative Unlike photovoltaic systems which convert sunlight directly into electricity CSP uses mirrors or lenses to concentrate solar radiation onto a single point generating hightemperature heat Introduction This heat reaching high temperatures is typically stored and then used to generate electricity through a steam turbine operating according to the Rankine Cycle Figure 1 Parabolic mirrors Source KLINGER 2025 Qsensible m cₚ Thigh Tlow m cₚ ΔT Thermal energy storage process Alternatives for thermal energy storage TES include the use of solid materials as in regenerative systems pressurized water also known as Ruths storage molten salts latent heat and thermochemical processes In this analysis we will focus on the option of molten salt storage How does the Salt Gradient Solar Tank work Tank divided into 3 layers UCZ upper fresh water NCZ salt gradient LCZ lower warm salt water The salt prevents natural convection Solar energy heats the bottom which retains the heat for days Description of the technology In greater detail Salt gradient solar tank Figure 2 Schematic diagram of a salt gradient solar tank Source GONZÁLEZ 2016 Condenser 2 4 5 Heliostat field Cold Salt Thermal Storage Tank Central Recelver Hot Salt Thermal Storage Tank Steam Generator Electricity MW Conventional Steam Turbine Generator 1 3 4 Monten salt storage system EXAMPLE OF CALCULATION Tower with 1000 m² of mirrors Some calculations involved in the process Accumulated energy Qexchangedi i1 K Tᵢ Tᵢ₁ Δt ΔTᵢ Qexchangedi i1 mᵢ cₚ ΔTᵢ₁ Qexchangedi i1 mᵢ₁ cₚ Tinitial Tᵢt Tmaximum Total energy absorbed by the receiver Etotal P t Mass of each layer Absorbed energy System modeling mᵢ mtotal N i 1 2 N Gₜt Gmax max0 sinπ 12 t 6 ΔQt Pt Δt Temperature variation Temperature variation in the layers Temperature limits ΔT₁ ΔQ m₁ cₚ Thermal energy stored in the molten salt Q m cₚ ΔT Number of people supplied per day n Etotal Eperperson Solar power absorbed as a function of irradiance Pt Gₜt A η Example of calculation Tower with 1000 m² of mirrors Reflective area A 1000 m² Average irradiance Gt 800 Wm² Total optical efficiency η 065 Collection time t 6 h 21600 s P G A η P 800 1000 065 P 520000 W Q P t Q 520000 21600 Q 11232000000 J 312 MWh tq Q P tq 312 MWh 01 MW tq 312 hours n Available energy Consumption per person n 3120 kWh 6 kWh n 520 people Number of people served per day n Stored energy Q Absorbed power P The goal is to find Market considerations Espanha China In 2007 in Spain the PS10 was inaugurated as the first commercial concentrated solar power CSP plant in Europe Between 2013 and 2018 China launched several pilot projects for molten salt CSP In 2015 in the United States the Crescent Dunes plant was inaugurated an important milestone for using a CSP tower with 110 MW of capacity and 10 hours of thermal energy storage In 2021 the spotlight was on Morocco with the implementation of Noor III a CSP tower with 150 MW and 75 hours of storage capacity EUA Marrocos China Looking ahead China has set a goal to reach 3 GW of installed capacity for CSP plants with molten salt thermal storage by 2025 Timeline and market analysis Success case The success of the solar energy mission in Chile Clean and promising energy With this technology we can begin to drastically reduce dependence on fossil fuels said one of the project managers At Cerro Dominador in the heart of the Atacama Desert one of the sunniest regions in the world 10600 mirrors concentrate sunlight onto the top of a tower heating molten salt to over 500ºC This salt does not vaporize and when stored in insulated tanks can retain heat for weeks or even months allowing energy to be used continuously It is a solution that enables electricity generation 24 hours a day without depending on weather conditions Figure 3 Salt gradient solar energy system Source GALA 2023 Environmental and social engineering considerations Impacts Environmental considerations Benefits Low carbon emissions Reduction in fossil fuel use Nontoxic and nonflammable Thermal stability Extraction and production of salts Water consumption in CSP plants Endoflife disposal Leakage risks Technical challenges with molten salt in CSP Corrosion and material degradation Thermal stability and solidification point Tank design and integrity High costs of materials and maintenance Thermal cycling and fatigue Advanced systems ultrahigh temperature Comparison with established technologies Impacts Social considerations Benefits Job creation Development of isolated regions Education and training Displacement of communities Dependence on large investors Occupational hazards Critical assessment of the technology hermal energy storage using molten salt represents one of the most robust and strategic solutions to ensure the continuity of renewable energy generation especially in systems based on concentrated solar power CSP Its main advantage is the ability to store heat for long periods 10 to 17 hours or more allowing for electricity generation even at night or on cloudy days a significant benefit compared to other intermittent sources such as photovoltaic solar or wind energy This is a technically mature and environmentally promising technology already proven in various projects around the world Plants like Cerro Dominador Chile have demonstrated that it is possible to generate renewable energy 24 hours a day with low emissions high thermal stability and good operational efficiency In summary it is a viable reliable technology with a major positive impact in the fight against climate change provided its costs and technical challenges are addressed through innovation and integrated planning It is a key piece of the energy transition puzzle and with the right support could play an even more significant role in the coming years Key considerations What can be improved in molten salt CSP technology Conclusion Thermal energy storage using molten salt stands out as one of the most mature and promising solutions to enable continuous use of renewable sources especially concentrated solar power CSP In summary molten salt storage represents a crucial advancement on the path toward a more resilient sustainable and carbonfree energy matrix However its full adoption requires integrated environmental planning social justice and ongoing technological innovation to ensure that its benefits are distributed fairly and sustainably across the entire production chain and society as a whole Conclusion Sustainability is not a goal to be reached but a way of thinking a way of being a way of acting UNESCO THANK YOU References ALQAYDI M S et al Effect of sand and moisture on molten salt properties for open direct absorption solar receiverstorage system In AIP Conference Proceedings AIP Publishing LLC 2016 p 050002 ALQAYDI Muna Effect of Desert Environmental Condition on an Open Direct Absorption Molten Salt Solar ReceiverStorage System 2017 Tese de Doutorado Masdar Institute of Science and Technology ANDREWS J JELLEY N Energia ciência e tecnologias 3 ed Porto Alegre Bookman 2017 BAUER Thomas ODENTHAL Christian BONK Alexander Molten salt storage for power generation Chemie Ingenieur Technik v 93 n 4 p 534546 2021 GIL A MEDRANO M MARTORELL I LAZARO A DOLADO P ZALBA B CABEZA L F State of the art on high temperature thermal energy storage for power generation Renewable and Sustainable Energy Reviews v 14 n 1 p 3155 2010 IEA International Energy Agency Technology Roadmap Solar Thermal Electricity 2021 Edition Paris IEA 2021 Disponível em One of the best ways to combat climate change is through reforestation Trees absorb carbon dioxide the main gas causing global warmi ng Reforestation helps balance carbon emissions and slows the rise in global temperatures Acesso em 14 jul 2025 KALOGIROU S A Solar Energy Engineering Processes and Systems Boston Academic Press 2004 TIAN Y ZHAO C Y A review of solar collectors and thermal energy storage in solar thermal applications Applied Energy v 104 p 538 553 2013 VERAS Daniel Vinícius Silva et al Potencial de Uso de um Tanque Solar de Gradiente Salino para o Armazenamento de Energia Térmica Semina Ciências Exatas e Tecnológicas v 33 n 2 p 189196 2012 XAVIER Cleison Souza et al Estudo da viabilidade econômica e disponibilidade energética de sistemas de refrigeração a energia híbrida solareólica com armazenamento de energia térmica 2021
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Page 1 v28022025 unisqeduau CRICOS QLD 00244B NSW 02225M TEQSA PRV 12081 IMD T731059 Nota Peso na nota final 20 Justificativa Este trabalho visa desenvolver as seguintes habilidades Síntese de informações complexas de forma concisa Comunicação técnica eficaz Gestão do tempo Comunicação visual Descrição técnica madura Entendimento quantitativo Pensamento sistêmico Avaliação crítica Simulação de cenários profissionais do mundo real Considerações sociais e ambientais Task Instructions Prepare uma apresentação de cinco minutos em power point no máximo sete minutos Fazer o power point e um roteiro do que vai ser falado Critérios de Avaliação Impressão geral 15 Introdução à tecnologia 5 Descrição da tecnologia 15 Considerações técnicas de engenharia 25 Considerações sociais de engenharia 10 Avaliação crítica da tecnologia 20 Efetividade da apresentação 10 Consulte a Rubrica Guia de Avaliação abaixo Rubrica Guia de Avaliação Nota 1 095 085 08 075 07065 0605 04020 Impressão Geral 30 pontos Demonstra conhecimento significativo adquirido e uma comunicação que poderia ser apresentada à comunidade científica ou acadêmica Demonstra conhecimento significativo e comunicação de alto nível Demonstra certo conhecimento mas com comunicação ineficaz Demonstra algum conhecimento mas a comunicação é fraca Nenhuma tentativa OU descrição de tecnologia já abordada em MEC4104livro texto OU insuficiente Introdução à Tecnologia 10 pontos Introdução bem pesquisada clara e direta Introdução clara com algum embasamento em pesquisa Introdução razoável com elementos de pesquisa Introdução superficial Nenhuma tentativa OU conteúdo inadequado Descrição da Tecnologia 30 pontos Bem pesquisada inclui aplicação final maturidade e potencial e presença ou ausência da tecnologia no mercado Boa descrição com os elementos principais Descrição incompleta com ausência de alguns elementos exigidos Poucos elementos presentes Nenhuma tentativa OU conteúdo inadequado Considerações Técnicas de Engenharia 50 pontos Análise de engenharia robusta e madura do sistema Boa análise do sistema Análise moderada Demonstra algum conhecimento com descrição geral Nenhuma tentativa OU conteúdo inadequado Considerações Sociais de Engenharia 20 pontos Bem estruturadas incluindo comparação com tecnologias estabelecidas Bem estruturadas sem comparação Identifica aspectos sociais mas sem foco Considerações vagas Nenhuma tentativa OU conteúdo inadequado Avaliação da Tecnologia 40 pontos Avaliação crítica forte Avaliação com crítica moderada Avaliação sem crítica Avaliação limitada Avaliação promociona l em vez de técnica Efetividade da Apresentação 20 pontos Apresentação envolvente e excelente Comunicação clara da tecnologia Apresentação acima da média Apresentação com gráficos adequados Qualidade baixa com conteúdos irrelevantes Nenhuma tentativa OU insuficiente Você deverá selecionar uma das tecnologias de armazenamento de energia renovável da lista abaixo e avaliar seu potencial de uso em qualquer escala residencial comercial ou em larga escala como redes elétricas Tecnologias disponíveis 1 Armazenamento por flutuabilidade Buoyancy energy storage 2 Armazenamento de ar líquido Liquid air energy storage 3 Armazenamento magnético supercondutor Superconducting magnetic energy storage 4 Supercapacitores 5 Armazenamento por sal fundido Molten salt storage Você deve entregar 1 Apresentação em PowerPoint máx 7 minutos de apresentação Diagrama explicativo Dados técnicos Considerações sociais e ambientais Referências científicas atuais 2 Roteiro da apresentação documento Word Texto completo que você usaria para gravar o vídeo Pode conter marcações para os slides 3 Vídeo explicativo de até 7 minutos Você explicando o conteúdo com base na apresentação Pode ser gravado com slides ou roteiro detalhado A apresentação deve incluir Descrição técnica da tecnologia Capacidade de armazenamento em uma escala de tempo adequada Compatibilidade com fontes de energia renovável Grau de maturidade tecnológica Ilustrações dos parâmetros que influenciam a eficiência ou capacidade da tecnologia Considerações de engenharia com base nos estudos já feitos no curso Referências científicas recentes Análise dos impactos sociais e ambientais Importante O vídeo deve ter no máximo 7 minutos Roteiro de Apresentação Armazenamento com Sais Fundidos Trabalho de Energias Renováveis Olá a todos Hoje vamos apresentar um estudo sobre o potencial de uso da tecnologia de armazenamento térmico com sais fundidos também conhecida como Molten Salt Storage aplicada em usinas de energia solar concentrada CSP Essa tecnologia tem ganhado destaque por permitir a geração de energia mesmo durante a noite ou em dias nublados sendo um passo importante rumo à transição energética sustentável Slide 01 Nesta apresentação vamos abordar desde uma introdução geral à tecnologia até considerações técnicas e críticas além de aspectos de mercado ambientais e sociais Nosso foco será o armazenamento de energia térmica usando sais fundidos e também o funcionamento dos tanques solares de gradiente salino em usinas solares Slide 02 Slide 04 Diante da crescente demanda global por fontes de energia limpa sustentáveis e que contribuam para a redução das emissões de gases de efeito estufa a energia solar concentrada CSP surge como uma alternativa estratégica Ao contrário dos sistemas fotovoltaicos que convertem a luz solar diretamente em eletricidade a CSP utiliza espelhos ou lentes para concentrar a radiação solar em um ponto gerando calor de alta temperatura Esse calor é então convertido em energia elétrica por meio de um ciclo termodinâmico geralmente o Ciclo de Rankine representado pela fórmula do calor sensível utilizada para calcular a quantidade de energia térmica que pode ser armazenada ao elevar a temperatura de um material como os sais fundidos sem mudança de fase Qₛₑₙₛᵢᵦₗₑ representa a energia acumulada em forma de calor O termo m é a massa do material cₚ é o calor específico que indica a quantidade de energia necessária para elevar a temperatura de uma unidade de massa em um grau Celsius ou Kelvin e Tₕᵢgₕ Tₗₒw representa a diferença de temperatura entre o estado final e inicial Essa equação mostra que quanto maior a massa o calor específico ou a variação de temperatura maior será a quantidade de energia armazenada Vamos à mpressão geral e introdução à tecnologia Slide 03 Slide 05 As alternativas para armazenamento de energia térmica TES abrangem o uso de materiais sólidos como em sistemas regenerativos água pressurizada também conhecida como armazenamento Ruths sais fundidos calor latente e processos termoquímicos Nesta análise vamos dar enfoque na opção de armazenamento de sais fundidos Mas Como funciona o Tanque Solar de Gradiente Salino Existem diferentes tipos de armazenamento térmico que variam conforme o mecanismo físico envolvido O calor sensível onde a energia é armazenada por meio da variação de temperatura de um material sem mudança de fase O calor latente que utiliza a mudança de fase como fusão ou solidificação para armazenar grandes quantidades de energia com menor variação de temperatura E os sistemas termoquímicos que armazenam energia por meio de reações químicas reversíveis Além disso há alternativas como Materiais sólidos usados em sistemas regenerativos como blocos cerâmicos ou pedras com boa estabilidade térmica Água pressurizada em sistemas chamados Ruths tanks que aproveitam a alta capacidade térmica da água e operam sob pressão para alcançar temperaturas superiores a 100 C sem vaporizar Porém o foco desta apresentação é o armazenamento com sais fundidos uma das formas mais utilizadas atualmente em plantas solares térmicas Esses sais como o nitrato de sódio NaNO₃ e o nitrato de potássio KNO₃ são escolhidos por sua Alta capacidade térmica Estabilidade química em altas temperaturas até 600 C E por serem relativamente seguros baratos e não tóxicos Vamos à descrição da tecnologia e considerações técnicas Slide 06 Slide 07 Aqui temos a ilustração de um tanque solar de gradiente salino uma estrutura de armazenamento térmico baseada em um princípio físico simples mas muito eficaz o impedimento da convecção natural por meio de um gradiente de salinidade Esse tanque é dividido em três camadas principais 1Camada superior CCS Camada de Circulação Superior composta por água doce fria Essa camada flutua naturalmente sobre as demais sendo a menos densa e atuando como isolante térmico para evitar perda de calor por convecção livre com o ar 2Camada intermediária CNC Camada de Não Convecção é uma zona onde a salinidade aumenta gradualmente com a profundidade criando um gradiente de densidade estável Essa estrutura impede que correntes convectivas verticais se formem o que mantém o calor confinado na base do tanque 3Camada inferior CCI Camada Inferior de Convecção contém água altamente salina e quente onde a maior parte da energia térmica é acumulada O fundo do tanque é exposto à radiação solar o que aquece essa camada mas o calor não sobe por convecção devido ao bloqueio gerado pela estratificação salina Segundo González 2016 o sistema reproduz um comportamento encontrado em lagos solares naturais como o Solar Pond de Bhuj na Índia onde esse fenômeno ocorre espontaneamente A estrutura estratificada do tanque armazenará calor por vários dias podendo chegar a temperaturas de até 85C dependendo das condições ambientais O conceito se baseia na física de estabilidade hidrostática em um fluido estratificado por densidade qualquer tentativa de deslocamento vertical das camadas é energeticamente desfavorável Assim a transferência de calor se dá apenas por condução térmica um processo muito mais lento do que a convecção Este esquema representa um sistema CSP com armazenamento em sais fundidos que utiliza um receptor central em torre para aquecer o fluido térmico Vamos analisar cada uma das etapas numeradas e os componentes principais 1 Campo de heliostatos Heliostat Field Aqui temos uma área coberta por centenas de espelhos móveis chamados heliostatos que seguem a posição do sol ao longo do dia Seu objetivo é concentrar a radiação solar em um único ponto o receptor no topo da torre A eficiência óptica desse campo é crítica para o desempenho da planta e depende de fatores como espaçamento orientação refletância dos espelhos e controle solar Slide 08 Slide 08 Continuação 2 Receptor Central Central Receiver A luz solar concentrada atinge o receptor central que converte a radiação em calor de altíssima temperatura geralmente entre 500 C e 600 C Esse calor é transferido para os sais fundidos frios que fluem desde o tanque frio até o receptor Segundo Gil et al 2010 o receptor pode ser do tipo tubular com superfícies metálicas que maximizam a absorção térmica e reduzem as perdas por radiação 3 Tanque térmico de sal quente Hot Salt Thermal Storage Tank Após serem aquecidos no receptor os sais fundidos fluem para o tanque de sal quente onde a energia é armazenada sob forma de calor sensível Esse tanque é altamente isolado e opera em temperaturas superiores a 500 C 4 Gerador de vapor Steam Generator Quando há demanda por energia elétrica o sal quente é direcionado ao gerador de vapor onde seu calor é transferido para a água transformandoa em vapor a alta pressão Esse vapor alimenta uma turbina a vapor convencional operando segundo o Ciclo de Rankine Essa etapa é crítica pois define a eficiência termodinâmica do sistema As perdas aqui impactam diretamente a geração elétrica 5 Turbina a vapor e gerador elétrico Steam Turbine Generator O vapor gerado aciona uma turbina que está acoplada a um gerador elétrico produzindo energia A eletricidade resultante pode ser imediatamente utilizada ou enviada à rede Após expandir na turbina o vapor é resfriado em um condensador à esquerda identificado como condenser e retorna ao ciclo Ciclo reverso sal frio tanque frio Após ceder seu calor no gerador de vapor o sal agora resfriado retorna ao Tanque de Sal Frio Cold Salt Thermal Storage Tank reiniciando o ciclo Esse fluxo de retorno é essencial para o sistema de recirculação térmica O tanque frio geralmente opera entre 290 C e 300 C Slide 09 Considerando o que vimos anteriormente e os detalhes do sistema vamos às considerações de cálculo de engenharia e um exemplo de cálculo considerando um sistema de 1000 metros quadrados de espelhos Slide 10 Este slide apresenta as equações que modelam o comportamento térmico e energético do sistema tanto no tanque solar de gradiente salino quanto no sistema CSP com sais fundidos As expressões tratam de troca de calor variação de temperatura energia absorvida potência solar incidente e impacto social pessoas atendidas Explicando algumas dessas expressões fundamentais Qexchanged i i1 K Tᵢ Tᵢ₁ Δt Esta equação expressa a quantidade de calor transferido de uma camada para a camada imediatamente abaixo no tanque K é a condutância térmica efetiva entre as camadas T ᵢ Tᵢ₁ é a diferença de temperatura entre as camadas Δt é o tempo de interação térmica ΔTᵢ Qexchanged i i1 mᵢ cₚ ΔTᵢ₁ Qexchanged i i1 mᵢ₁ cₚ Essas duas equações estão diretamente ligadas à anterior Elas descrevem como o calor transferido afeta a temperatura de cada camada A camada que perde calor sofre uma redução de temperatura proporcional à sua massa e calor específico A camada que ganha calor tem sua temperatura elevada Pt Gₜt A η Essa equação calcula a potência térmica instantânea recebida pelo sistema Gₜt é a irradiância solar no instante t A é a área dos coletores ou espelhos η é a eficiência óptica do sistema Além de outras equações que são importantes para os cálculos do sistema Slide 11 Este slide apresenta um exemplo prático de dimensionamento energético em uma usina de energia solar concentrada CSP utilizando armazenamento térmico com sais fundidos Para começar é considerada uma torre com área refletora de 1000 m² irradiada por uma média de 800 Wm² ao longo do dia A eficiência óptica do sistema que representa as perdas por reflexão absorção e desalinhamento é estimada em 65 065 Slide 11 Continuação A primeira equação utilizada é Pt Gₜt A η P é a potência útil absorvida em watts G é a irradiância solar média 800 Wm² A é a área dos espelhos 1000 m² η é a eficiência do sistema 065 Substituindo os valores P 800 1000 065520000 Ou seja o sistema está absorvendo 520 kW de potência solar útil Em seguida calculase a quantidade total de energia acumulada Q durante um período de 6 horas de coleta solar ou seja 21600 segundos Q Pt 52000021600 11232000000 J 312 MWhQ Esse valor representa a energia térmica total armazenada nos sais fundidos após um dia de operação sob essas condições Com esse dado podemos calcular por quanto tempo o sistema poderia fornecer energia a uma carga contínua de 01 MW 100 kW usando tq 3120 kWh 100 kW 312 horas Isso significa que a energia acumulada ao longo de 6 horas de sol poderia alimentar uma carga constante de 100 kW por mais de um dia inteiro Por fim é feita uma estimativa social quantas pessoas poderiam ser atendidas com essa energia assumindo um consumo médio de 6 kWh por pessoa por dia n Energia disponível Consumo por pessoa n 3120 kWh 6 kWhpessoa n 520 pessoas Ou seja esse sistema seria capaz de fornecer energia suficiente para atender 520 pessoas por um dia Slide 12 Além da análise e cálculos de eficiência é importante abordar considerações de mercado Slide 13 Nesta linha do tempo observamos o desenvolvimento global da tecnologia CSP com armazenamento térmico em sal fundido marcada por projetos emblemáticos em diversos continentes Em 2007 a Espanha inaugurou a PS10 a primeira planta comercial de energia solar concentrada da Europa com tecnologia de torre e heliostatos Entre 2013 e 2018 a China iniciou diversos projetospiloto com sal fundido marcando uma fase de testes e adaptação da tecnologia ao seu território Em 2015 nos Estados Unidos foi inaugurada a Crescent Dunes uma usina com 110 MW de potência e 10 horas de armazenamento térmico considerada pioneira no uso comercial de sal fundido em larga escala Em 2021 o destaque foi o Marrocos com a usina Noor III uma torre CSP com 150 MW e 75 horas de armazenamento instalada em Ouarzazate um exemplo de integração entre energia limpa e planejamento de longo prazo em países em desenvolvimento E o futuro A China estabeleceu como meta atingir 3 GW de capacidade instalada de CSP com sal fundido até 2025 o que representa um avanço significativo no cenário energético global Segundo a IEA 2021 o mercado de CSP está crescendo lentamente mas de forma consistente especialmente em regiões com alta insolação e terrenos amplos como o norte da África o Oriente Médio e a América Latina Slide 14 Um exemplo marcante de sucesso é o projeto Cerro Dominador no Chile localizado no coração do Deserto do Atacama uma das regiões com maior índice de irradiação solar do planeta O sistema é composto por 10600 heliostatos que refletem a luz solar para o topo de uma torre central Lá a energia solar aquece sais fundidos a temperaturas superiores a 500 C Essa substância permanece no estado líquido sem vaporizar e é armazenada em tanques térmicos altamente isolados Graças à sua elevada capacidade térmica e estabilidade química o sal consegue reter calor por dias ou até semanas permitindo a geração de eletricidade de forma contínua 24 horas por dia mesmo sem sol Essa é uma das grandes vantagens do armazenamento térmico ele oferece confiabilidade ao sistema similar a uma base energética tradicional mas sem os impactos ambientais associados aos combustíveis fósseis Com essa tecnologia podemos começar a reduzir drasticamente a dependência dos combustíveis fósseis afirmou um dos gestores do projeto Agora refletiremos sobre os impactos ambientais e sociais da tecnologia de sal fundido Slide 15 Slide 16 Entre os principais benefícios ambientais destacase a baixa emissão de carbono durante a operação o que contribui diretamente para o cumprimento das metas de descarbonização estabelecidas por acordos climáticos internacionais como o Acordo de Paris A substituição de termelétricas a gás ou carvão por usinas CSP reduz significativamente a liberação de CO₂ e outros poluentes atmosféricos associados à queima de combustíveis fósseis Os sais utilizados no armazenamento térmico apresentam características vantajosas do ponto de vista ambiental e operacional são não tóxicos não inflamáveis estáveis em altas temperaturas e podem ser manuseados com relativa segurança o que reduz os riscos de acidentes industriais ou contaminação ambiental durante o uso Essas propriedades tornam o sistema mais seguro que outras formas de armazenamento como baterias de íonlítio que possuem risco de incêndio e contaminação por metais pesados No entanto mesmo sendo considerada uma tecnologia limpa o uso de sal fundido não está isento de impactos ambientais e desafios técnicos relevantes Um dos principais pontos críticos é o impacto associado à extração e produção industrial dos sais que pode envolver processos de mineração e beneficiamento com alta demanda energética e hídrica além da geração de resíduos O transporte desses materiais também representa uma preocupação logística e ambiental especialmente quando feito em larga escala Outro fator de atenção é o elevado consumo de água por parte de muitas usinas CSP sobretudo na etapa de resfriamento térmico que quando baseada em torres úmidas pode consumir milhares de litros por hora Esse fator é particularmente sensível em regiões áridas onde essas usinas costumam ser instaladas justamente pela abundância de radiação solar Além disso ao final da vida útil da planta há a necessidade de gestão adequada dos resíduos incluindo os sais utilizados que podem ter sofrido contaminações químicas e exigem descarte ou reaproveitamento seguro Também é necessário garantir a integridade dos tanques de armazenamento ao longo do tempo já que vazamentos de sal fundido em alta temperatura podem representar riscos técnicos ambientais e econômicos consideráveis Slide 17 Embora o armazenamento térmico em sal fundido seja uma das soluções mais promissoras para a continuidade da geração de energia solar concentrada CSP a tecnologia ainda enfrenta desafios técnicos significativos que comprometem sua adoção mais ampla especialmente em países em desenvolvimento ou com infraestrutura limitada Um dos principais problemas é a corrosão e degradação dos materiais metálicos utilizados em tanques trocadores de calor e tubulações pois os sais fundidos operam em temperaturas elevadas entre 290 C e 600 C o que acelera reações eletroquímicas com metais como o aço carbono Outro desafio é o ponto de solidificação relativamente alto dos sais utilizados A mistura mais comum de nitrato de sódio e nitrato de potássio solidifica em torno de 220 C Isso significa que o sistema inteiro deve ser mantido continuamente acima dessa temperatura Qualquer falha de aquecimento ou desligamento prolongado pode levar à solidificação do sal Há também exigências rigorosas quanto à integridade estrutural dos tanques de armazenamento que devem suportar altas pressões internas e temperaturas elevadas por longos períodos além de resistir à corrosão Isso demanda projeto avançado de engenharia com revestimentos térmicos e isolamento multicamadas Em termos operacionais os custos de manutenção OPEX são mais elevados quando comparados a tecnologias mais maduras como as termelétricas convencionais Isso se deve tanto à necessidade de equipamentos especializados quanto ao monitoramento constante de temperatura e viscosidade do sal ao longo do sistema Outro ponto crítico é a ciclagem térmica a variação repetida de temperatura entre os períodos de carga durante o dia e descarga à noite provoca expansão e contração dos materiais o que pode levar a fadiga mecânica rachaduras e falhas estruturais prematuras Esse fenômeno exige cuidado especial no design dos componentes bem como o uso de sistemas de dilatação térmica e juntas flexíveis Pesquisas recentes têm buscado resolver esses problemas com o desenvolvimento de materiais mais resistentes à corrosão a implementação de sistemas de aquecimento de traço heat tracing mais eficientes para evitar solidificação e o uso de salternativas com ponto de fusão mais baixo Slide 18 A tabela apresenta uma comparação entre três tecnologias de geração e armazenamento de energia CSP com sal fundido baterias de íonlítio e termelétricas a gás natural Cada uma possui vantagens e limitações dependendo do contexto de uso Slide 18 Continuação O CSP com sal fundido é uma tecnologia madura ideal para projetos em grande escala 100 a 200 MW com destaque para a capacidade de armazenamento prolongado entre 10 e 17 horas e baixas emissões de carbono No entanto ainda apresenta custo de instalação elevado exigindo infraestrutura complexa e materiais resistentes à alta temperatura As baterias de íonlítio são altamente eficientes em pequena e média escala com baixo custo operacional e rápida implantação Por outro lado seu armazenamento é limitado a 46 horas e há preocupações ambientais relacionadas a riscos de incêndio e ao uso de metais tóxicos As usinas a gás natural são amplamente utilizadas por seu baixo custo de instalação e flexibilidade operacional No entanto são fontes fósseis com altas emissões de gases de efeito estufa e sem capacidade de armazenamento de energia Além disso o CSP se destaca pela geração de empregos locais especialmente durante a construção enquanto baterias e térmicas têm menor impacto nesse aspecto De forma geral a comparação mostra que o CSP com sal fundido apesar do custo inicial alto é a opção mais adequada para sistemas sustentáveis e autônomos em regiões com alta insolação enquanto baterias e gás natural atendem melhor a demandas rápidas ou complementares Slide 19 Abordando os impactos e aspectos sociais relacionados à adoção da tecnologia de armazenamento térmico com sal fundido entre os benefícios sociais mais evidentes está a geração de empregos especialmente nas fases de construção operação e manutenção das usinas CSP Essas instalações exigem mão de obra qualificada em engenharia montagem de estruturas automação e controle térmico Outro ponto positivo é o desenvolvimento de regiões isoladas já que essas usinas geralmente são construídas em locais com alta radiação solar como desertos ou áreas semiáridas que antes tinham pouco investimento em infraestrutura Há também um importante papel na educação e capacitação profissional a implementação desses projetos demanda formação técnica o que impulsiona cursos treinamentos e oportunidades para a população local Mas por outro lado é preciso considerar os desafios sociais a instalação de grandes usinas pode envolver o deslocamento de comunidades gerando impactos sobre modos de vida tradicionais Além disso por serem projetos de grande escala e alto investimento há uma dependência de grandes investidores e consórcios internacionais o que pode limitar o controle local sobre o empreendimento Também devem ser gerenciados os riscos ocupacionais especialmente no manuseio de materiais em alta temperatura e na manutenção de componentes térmicos Agora vamos abordar a avaliação crítica da tecnologia Slide 20 Slide 21 As principais considerações feitas foram que armazenamento térmico com sal fundido representa uma das soluções mais robustas e estratégicas para garantir a continuidade da geração de energia renovável especialmente em sistemas baseados em energia solar concentrada CSP Seu maior diferencial é a capacidade de armazenar calor por longos períodos 10 a 17 horas ou mais permitindo a geração de eletricidade mesmo durante a noite ou em dias nublados uma vantagem significativa em relação a outras fontes intermitentes como a energia solar fotovoltaica ou a eólica Tratase de uma tecnologia tecnicamente madura e ambientalmente promissora já comprovada em diversos projetos ao redor do mundo Usinas como Cerro Dominador Chile demonstraram que é possível gerar energia renovável 24 horas por dia com baixas emissões alta estabilidade térmica e boa eficiência operacional Em resumo é uma tecnologia viável confiável e com grande impacto positivo no combate às mudanças climáticas desde que seus custos e desafios técnicos sejam enfrentados com inovação e planejamento integrado É uma peça importante no quebracabeça da transição energética e com o apoio certo pode assumir um papel ainda mais relevante nos próximos anos Slide 22 Perante as avaliações descritas anteriormente o que poderia ser melhorado A faixa de temperatura operacional os sais utilizados hoje solidificam a cerca de 220 C Se a temperatura cair abaixo disso o sal cristaliza e pode bloquear tubulações Uma solução seria desenvolver novos sais com ponto de fusão mais baixo ampliando a segurança operacional A corrosão dos materiais também é um desafio É necessário pesquisar ligas metálicas mais resistentes ou revestimentos anticorrosivos duráveis e acessíveis o que aumentaria a vida útil dos sistemas O isolamento térmico dos tanques pode ser aprimorado para reduzir perdas de calor e diminuir o gasto com manutenção de temperatura mínima Para a ciclagem térmica investir em projetos com maior resistência à fadiga térmica é essencial E em relação ao custo de implantação é necessário reduzir despesas com materiais e mão de obra por meio de padronização de componentes e produção em escala A complexidade operacional pode ser atenuada com diagnósticos automatizados e manutenção preditiva reduzindo a necessidade de intervenção humana constante Por fim é importante adaptar essa tecnologia a regiões com menor insolação direta ampliando sua aplicabilidade para diferentes contextos climáticos E por último mas não menos importante a conclusão Slide 23 Perante todas as análises que apresentamos o armazenamento térmico com sal fundido configurase como uma das soluções mais maduras e promissoras para viabilizar o uso contínuo de fontes renováveis especialmente a energia solar concentrada CSP Em síntese o armazenamento com sal fundido representa um avanço crucial no caminho rumo a uma matriz energética mais resiliente sustentável e livre de carbono No entanto sua adoção plena requer planejamento ambiental integrado justiça social e inovação tecnológica constante de modo que seus benefícios sejam distribuídos de forma justa e sustentável ao longo de toda a cadeia produtiva e da sociedade como um todo Slide 24 Obrigado pela atenção Slide 25 Essas são as referências utilizadas ao longo do trabalho Slide 26 Presentation Script Molten Salt Storage Renewable Energy Project Hello everyone Today we will present a study on the potential use of thermal energy storage technology with molten salts also known as Molten Salt Storage applied in concentrated solar power CSP plants This technology has gained prominence for enabling energy generation even during the night or on cloudy days representing an important step toward a sustainable energy transition Slide 01 In this presentation we will cover everything from a general introduction to the technology to technical and critical considerations as well as market environmental and social aspects Our focus will be on thermal energy storage using molten salts and the operation of solar gradient salt tanks in solar power plants Slide 02 Given the growing global demand for clean sustainable energy sources that contribute to reducing greenhouse gas emissions concentrated solar power CSP emerges as a strategic alternative Unlike photovoltaic systems which convert sunlight directly into electricity CSP uses mirrors or lenses to concentrate solar radiation onto a focal point generating hightemperature heat This heat is then converted into electrical energy through a thermodynamic cycle usually the Rankine cycle represented by the sensible heat formula used to calculate the amount of thermal energy that can be stored by raising the temperature of a material such as molten salts without a phase change Qₛₑₙₛᵢᵦₗₑ represents the energy accumulated in the form of heat The term m is the mass of the material cp is the specific heat capacity which indicates the amount of energy required to raise the temperature of one unit of mass by one degree Celsius or Kelvin and Tₕᵢgₕ Tₗₒw represents the temperature difference between the final and initial statesThis equation shows that the greater the mass specific heat or temperature variation the larger the amount of energy stored Slide 04 Lets move on to the general overview and introduction to the technology Slide 03 Alternatives for thermal energy storage TES include the use of solid materials such as regenerative systems pressurized water also known as Ruths storage molten salts latent heat and thermochemical processes In this analysis we will focus on the option of molten salt storage But how does the Solar Gradient Salt Tank work There are different types of thermal storage which vary depending on the physical mechanism involved Sensible heat where energy is stored through temperature changes of a material without a phase change Latent heat which uses phase changes such as melting or solidification to store large amounts of energy with smaller temperature variations Thermochemical systems which store energy through reversible chemical reactions Additionally there are alternatives such as Solid materials used in regenerative systems like ceramic blocks or stones which have good thermal stability Pressurized water in systems called Ruths tanks which utilize waters high heat capacity and operate under pressure to reach temperatures above 100 C without vaporizing However the focus of this presentation is molten salt storage one of the most widely used methods today in solar thermal plants These salts such as sodium nitrate NaNO₃ and potassium nitrate KNO₃ are chosen for their High thermal capacity Chemical stability at high temperatures up to 600 C And for being relatively safe inexpensive and nontoxic Slide 05 Lets move on to the technology description and technical considerations Slide 06 Here we have an illustration of a solar gradient salt tank a thermal storage structure based on a simple but highly effective physical principle the suppression of natural convection through a salinity gradient This tank is divided into three main layers Upper layer UCL Upper Circulation Layer composed of cold fresh water This layer naturally floats above the others being the least dense and acts as a thermal insulator to prevent heat loss by free convection with the air Intermediate layer NSL NonConvection Layer a zone where salinity gradually increases with depth creating a stable density gradient This structure prevents vertical convective currents from forming keeping heat confined at the bottom of the tank Lower layer LCL Lower Convection Layer contains highly saline and hot water where most of the thermal energy is stored The bottom of the tank is exposed to solar radiation which heats this layer but the heat does not rise by convection due to the barrier created by the salinity stratification According to González 2016 the system replicates a behavior found in natural solar lakes such as the Bhuj Solar Pond in India where this phenomenon occurs spontaneously The tanks stratified structure can store heat for several days reaching temperatures of up to 85C depending on environmental conditions The concept is based on the physics of hydrostatic stability in a fluid stratified by density any attempt to vertically displace the layers is energetically unfavorable Thus heat transfer occurs only through thermal conduction a much slower process than convection Slide 07 This diagram represents a CSP system with molten salt storage which uses a central tower receiver to heat the thermal fluid Lets analyze each of the numbered steps and the main components 1 Heliostat Field Here we have an area covered by hundreds of movable mirrors called heliostats which track the suns position throughout the day Their purpose is to concentrate solar radiation onto a single point the receiver at the top of the tower The optical efficiency of this field is critical for the plants performance and depends on factors such as spacing orientation mirror reflectivity and solar tracking control Slide 08 2 Central Receiver Concentrated sunlight hits the central receiver which converts the radiation into very hightemperature heat typically between 500 C and 600 C This heat is transferred to the cold molten salts which flow from the cold tank to the receiver According to Gil et al 2010 the receiver can be tubular with metallic surfaces that maximize thermal absorption and reduce radiation losses 3 Hot Salt Thermal Storage Tank After being heated in the receiver the molten salts flow to the hot salt tank where energy is stored as sensible heat This tank is highly insulated and operates at temperatures above 500 C 4 Steam Generator When there is electricity demand the hot salt is directed to the steam generator where its heat is transferred to water turning it into highpressure steam This steam powers a conventional steam turbine operating under the Rankine cycle This step is critical as it defines the thermodynamic efficiency of the system Losses here directly impact electricity generation 5 Steam Turbine and Electric Generator The generated steam drives a turbine coupled to an electric generator producing electricity The resulting electricity can be used immediately or sent to the grid After expanding through the turbine the steam is cooled in a condenser on the left labeled as condenser and returns to the cycle Reverse cycle cold salt cold tank After releasing its heat in the steam generator the now cooled salt returns to the Cold Salt Thermal Storage Tank restarting the cycle This return flow is essential for the thermal recirculation system The cold tank typically operates between 290 C and 300 C Slide 08 Continuação Slide 09 Considering what weve covered so far and the systems details lets move on to the engineering calculation considerations along with an example calculation based on a system with 1000 square meters of mirrors This slide presents the equations that model the thermal and energy behavior of the system both in the solar gradient salt tank and in the CSP system with molten salts The expressions deal with heat exchange temperature variation absorbed energy incident solar power and social impact people served Explaining some of these fundamental expressions Qexchanged i i1 K Tᵢ Tᵢ₁ Δt This equation expresses the amount of heat transferred from one layer to the layer immediately below in the tank K is the effective thermal conductance between the layers Tᵢ Tᵢ₁ is the temperature difference between the layers Δt is the thermal interaction time ΔTᵢ Qexchanged i i1 mᵢ cₚ ΔTᵢ₁ Qexchanged i i1 mᵢ₁ cₚ These two equations are directly linked to the previous one They describe how the transferred heat affects the temperature of each layer The layer that loses heat experiences a temperature drop proportional to its mass and specific heat The layer that gains heat has its temperature increased Pt Gₜt A η This equation calculates the instantaneous thermal power received by the system Gₜt is the solar irradiance at time t A is the area of the collectors or mirrors η is the optical efficiency of the system In addition to other equations that are important for system calculations Slide 10 Slide 11 This slide presents a practical example of energy sizing in a concentrated solar power CSP plant using thermal storage with molten salts To begin a tower with a reflective area of 1000 m² is considered irradiated by an average of 800 Wm² throughout the day The optical efficiency of the system which accounts for losses due to reflection absorption and misalignment is estimated at 65 065 The first equation used is Pt Gₜt A η P is the useful power absorbed in watts G is the average solar irradiance 800 Wm² A is the mirror area 1000 m² η is the system efficiency 065 Substituting the values P 800 1000 065 520000 In other words the system is absorbing 520 kW of useful solar power Next the total amount of energy accumulated Q over a 6hour solar collection period is calculated that is 21600 seconds Q P t 520000 21600 11232000000 J 312 MWh This value represents the total thermal energy stored in the molten salts after one day of operation under these conditions With this data we can calculate how long the system could supply energy to a continuous 01 MW 100 kW load using tq 3120 kWh 100 kW 312 hours This means that the energy accumulated over 6 hours of sunlight could power a constant 100 kW load for more than an entire day Finally a social estimate is made how many people could be served with this energy assuming an average consumption of 6 kWh per person per day n Available energy Consumption per person 3120 kWh 6 kWhperson n 520 people That is this system would be capable of supplying enough energy to meet the needs of 520 people for one day Slide 11 Continuação Slide 12 In addition to the efficiency analysis and calculations it is important to address market considerations In this timeline we observe the global development of CSP technology with molten salt thermal storage marked by landmark projects across various continents In 2007 Spain inaugurated PS10 the first commercial concentrated solar power plant in Europe featuring tower and heliostat technology Between 2013 and 2018 China launched several pilot projects using molten salt marking a phase of testing and adapting the technology to its territory In 2015 the United States introduced Crescent Dunes a 110 MW plant with 10 hours of thermal storage considered a pioneer in largescale commercial use of molten salt In 2021 the highlight was Morocco with the Noor III planta CSP tower with 150 MW and 75 hours of storagelocated in Ouarzazate It stands as an example of integrating clean energy with longterm planning in developing countries And the future China has set a target of reaching 3 GW of installed CSP capacity with molten salt by 2025 representing a significant advancement in the global energy landscape According to the IEA 2021 the CSP market is growing slowly but steadily especially in regions with high solar irradiation and large open lands such as North Africa the Middle East and Latin America Slide 13 Slide 14 A striking example of success is the Cerro Dominador project in Chile located in the heart of the Atacama Desert one of the regions with the highest solar irradiation on the planet The system consists of 10600 heliostats that reflect sunlight to the top of a central tower There the solar energy heats molten salts to temperatures above 500 C This substance remains in a liquid state without vaporizing and is stored in highly insulated thermal tanks Thanks to its high thermal capacity and chemical stability the salt can retain heat for days or even weeks allowing continuous electricity generation 24 hours a day even without sunlight This is one of the major advantages of thermal storage it provides reliability to the system similar to that of a traditional baseload power source but without the environmental impacts associated with fossil fuels With this technology we can begin to drastically reduce our dependence on fossil fuels stated one of the projects managers Now let us reflect on the environmental and social impacts of molten salt technology Slide 15 Slide 16 Among the main environmental benefits low carbon emissions during operation stand out contributing directly to the fulfillment of decarbonization targets set by international climate agreements such as the Paris Agreement The replacement of gas or coalfired thermal power plants with CSP plants significantly reduces the release of CO₂ and other air pollutants associated with fossil fuel combustion The salts used in thermal storage offer advantageous characteristics from both an environmental and operational standpoint they are nontoxic nonflammable stable at high temperatures and can be handled with relative safety This reduces the risk of industrial accidents or environmental contamination during use These properties make the system safer than other forms of storage such as lithiumion batteries which carry risks of fire and contamination from heavy metals However even though it is considered a clean technology the use of molten salt is not free from environmental impacts and significant technical challenges One of the main concerns is the impact associated with the extraction and industrial production of the salts which may involve mining and processing activities with high energy and water demands as well as waste generation The transportation of these materials also poses logistical and environmental concerns especially when carried out on a large scale Another point of attention is the high water consumption of many CSP plants particularly during the thermal cooling stage When based on wet cooling towers these systems can consume thousands of liters per hour This is especially critical in arid regions where these plants are typically located due to abundant solar radiation In addition at the end of the plants life cycle proper waste management is required including the used salts which may have undergone chemical contamination and require safe disposal or recycling It is also essential to ensure the integrity of the storage tanks over time as leaks of molten salt at high temperatures can pose significant technical environmental and economic risks Although molten salt thermal storage is one of the most promising solutions for continuous concentrated solar power CSP generation the technology still faces significant technical challenges that hinder its wider adoption especially in developing countries or those with limited infrastructure One of the main issues is the corrosion and degradation of metallic materials used in tanks heat exchangers and piping since molten salts operate at high temperatures between 290 C and 600 C which accelerate electrochemical reactions with metals such as carbon steel Another challenge is the relatively high solidification point of the salts used The most common mixture sodium nitrate and potassium nitrate solidifies around 220 C This means the entire system must be continuously maintained above this temperature Any heating failure or prolonged shutdown can lead to salt solidification There are also stringent requirements regarding the structural integrity of storage tanks which must withstand high internal pressures and elevated temperatures for extended periods in addition to resisting corrosion This demands advanced engineering design including thermal coatings and multilayer insulation Operationally maintenance costs OPEX are higher compared to more mature technologies like conventional thermal power plants This is due both to the need for specialized equipment and the constant monitoring of the salts temperature and viscosity throughout the system Another critical point is thermal cycling repeated temperature variations between charging periods during the day and discharging at night cause expansion and contraction of materials which can lead to mechanical fatigue cracks and premature structural failures This phenomenon requires special care in component design as well as the use of thermal expansion systems and flexible joints Recent research has aimed to address these problems by developing more corrosion resistant materials implementing more efficient heat tracing systems to prevent solidification and using salt alternatives with lower melting points Slide 17 Slide 18 The table presents a comparison between three energy generation and storage technologies molten salt CSP lithiumion batteries and natural gas thermal power plants Each has advantages and limitations depending on the context of use Molten salt CSP is a mature technology ideal for largescale projects 100 to 200 MW with a standout feature being its prolonged storage capacitybetween 10 and 17 hoursand low carbon emissions However it still has a high installation cost requiring complex infrastructure and materials resistant to high temperatures Lithiumion batteries are highly efficient at small to medium scales with low operational costs and rapid deployment On the other hand their storage capacity is limited to 46 hours and there are environmental concerns related to fire risks and the use of toxic metals Natural gas plants are widely used due to their low installation costs and operational flexibility However they are fossil fuel sources with high greenhouse gas emissions and no energy storage capability Additionally CSP stands out for generating local jobs especially during construction whereas batteries and thermal plants have a lower impact in this regard Overall the comparison shows that molten salt CSP despite its high initial cost is the most suitable option for sustainable and autonomous systems in regions with high solar irradiation while batteries and natural gas better meet fastresponse or complementary demands Slide 18 Continuação Slide 19 Addressing the social impacts and aspects related to the adoption of molten salt thermal storage technology among the most evident social benefits is job creation especially during the construction operation and maintenance phases of CSP plants These facilities require skilled labor in engineering structural assembly automation and thermal control Another positive point is the development of isolated regions since these plants are usually built in locations with high solar radiation such as deserts or semiarid areas which previously had little infrastructure investment There is also an important role in education and professional training implementing these projects demands technical training which boosts courses workshops and opportunities for the local population On the other hand it is necessary to consider social challenges the installation of large plants may involve the displacement of communities generating impacts on traditional ways of life Moreover because these are largescale and highinvestment projects there is a dependence on large investors and international consortia which can limit local control over the enterprise Occupational risks must also be managed carefully especially in handling high temperature materials and maintaining thermal components Now lets proceed with a critical evaluation of the technology Slide 20 Slide 21 AThe main considerations made were that molten salt thermal storage represents one of the most robust and strategic solutions to ensure the continuity of renewable energy generation especially in systems based on concentrated solar power CSP Its greatest advantage is the ability to store heat for long periods 10 to 17 hours or more allowing electricity generation even during the night or on cloudy days a significant benefit compared to other intermittent sources like photovoltaic solar or wind energy It is a technically mature and environmentally promising technology already proven in various projects around the world Plants like Cerro Dominador Chile have demonstrated that it is possible to generate renewable energy 24 hours a day with low emissions high thermal stability and good operational efficiency In summary it is a viable reliable technology with a significant positive impact on combating climate change provided that its costs and technical challenges are addressed through innovation and integrated planning It is an important piece in the energy transition puzzle and with the right support it can assume an even more relevant role in the coming years Slide 22 PBased on the evaluations described earlier here are potential improvements Operational temperature range The salts currently used solidify around 220 C If the temperature drops below this the salt crystallizes and can block pipelines A solution would be to develop new salts with lower melting points increasing operational safety Material corrosion This remains a challenge Research is needed into more resistant metal alloys or durable and affordable anticorrosive coatings which would extend system lifespan Thermal insulation Tank insulation can be improved to reduce heat loss and decrease costs related to maintaining minimum temperatures Thermal cycling Investing in designs with greater resistance to thermal fatigue is essential Installation costs Expenses on materials and labor should be reduced through component standardization and mass production Operational complexity Automated diagnostics and predictive maintenance can mitigate complexity reducing the need for constant human intervention Climate adaptability Finally it is important to adapt this technology to regions with lower direct solar irradiation broadening its applicability across different climatic contexts And last but not least the conclusion Slide 23 Based on all the analyses presented molten salt thermal storage stands out as one of the most mature and promising solutions to enable the continuous use of renewable energy sources especially concentrated solar power CSP In summary molten salt storage represents a crucial advancement on the path toward a more resilient sustainable and carbonfree energy matrix However its full adoption requires integrated environmental planning social justice and constant technological innovation to ensure that its benefits are distributed fairly and sustainably across the entire production chain and society as a whole Slide 24 Thank you for your attention Slide 25 These are the references used throughout the work Slide 26 Potential for use in solar power plants Perguntar ao ChatGPT Bachelors Degree in Mechanical Engineering MOLTEN SALT STORAGE Summary of what will be covered General overview and introduction to the technology Description of the technology Engineering technical considerations Critical assessment of the technology Conclusion Market considerations Environmental and social engineering considerations General overview and introduction to the technology Given the growing global demand for clean sustainable energy sources that contribute to reducing greenhouse gas emissions concentrated solar power CSP emerges as a strategic alternative Unlike photovoltaic systems which convert sunlight directly into electricity CSP uses mirrors or lenses to concentrate solar radiation onto a single point generating hightemperature heat Introduction This heat reaching high temperatures is typically stored and then used to generate electricity through a steam turbine operating according to the Rankine Cycle Figure 1 Parabolic mirrors Source KLINGER 2025 Qsensible m cₚ Thigh Tlow m cₚ ΔT Thermal energy storage process Alternatives for thermal energy storage TES include the use of solid materials as in regenerative systems pressurized water also known as Ruths storage molten salts latent heat and thermochemical processes In this analysis we will focus on the option of molten salt storage How does the Salt Gradient Solar Tank work Tank divided into 3 layers UCZ upper fresh water NCZ salt gradient LCZ lower warm salt water The salt prevents natural convection Solar energy heats the bottom which retains the heat for days Description of the technology In greater detail Salt gradient solar tank Figure 2 Schematic diagram of a salt gradient solar tank Source GONZÁLEZ 2016 Condenser 2 4 5 Heliostat field Cold Salt Thermal Storage Tank Central Recelver Hot Salt Thermal Storage Tank Steam Generator Electricity MW Conventional Steam Turbine Generator 1 3 4 Monten salt storage system EXAMPLE OF CALCULATION Tower with 1000 m² of mirrors Some calculations involved in the process Accumulated energy Qexchangedi i1 K Tᵢ Tᵢ₁ Δt ΔTᵢ Qexchangedi i1 mᵢ cₚ ΔTᵢ₁ Qexchangedi i1 mᵢ₁ cₚ Tinitial Tᵢt Tmaximum Total energy absorbed by the receiver Etotal P t Mass of each layer Absorbed energy System modeling mᵢ mtotal N i 1 2 N Gₜt Gmax max0 sinπ 12 t 6 ΔQt Pt Δt Temperature variation Temperature variation in the layers Temperature limits ΔT₁ ΔQ m₁ cₚ Thermal energy stored in the molten salt Q m cₚ ΔT Number of people supplied per day n Etotal Eperperson Solar power absorbed as a function of irradiance Pt Gₜt A η Example of calculation Tower with 1000 m² of mirrors Reflective area A 1000 m² Average irradiance Gt 800 Wm² Total optical efficiency η 065 Collection time t 6 h 21600 s P G A η P 800 1000 065 P 520000 W Q P t Q 520000 21600 Q 11232000000 J 312 MWh tq Q P tq 312 MWh 01 MW tq 312 hours n Available energy Consumption per person n 3120 kWh 6 kWh n 520 people Number of people served per day n Stored energy Q Absorbed power P The goal is to find Market considerations Espanha China In 2007 in Spain the PS10 was inaugurated as the first commercial concentrated solar power CSP plant in Europe Between 2013 and 2018 China launched several pilot projects for molten salt CSP In 2015 in the United States the Crescent Dunes plant was inaugurated an important milestone for using a CSP tower with 110 MW of capacity and 10 hours of thermal energy storage In 2021 the spotlight was on Morocco with the implementation of Noor III a CSP tower with 150 MW and 75 hours of storage capacity EUA Marrocos China Looking ahead China has set a goal to reach 3 GW of installed capacity for CSP plants with molten salt thermal storage by 2025 Timeline and market analysis Success case The success of the solar energy mission in Chile Clean and promising energy With this technology we can begin to drastically reduce dependence on fossil fuels said one of the project managers At Cerro Dominador in the heart of the Atacama Desert one of the sunniest regions in the world 10600 mirrors concentrate sunlight onto the top of a tower heating molten salt to over 500ºC This salt does not vaporize and when stored in insulated tanks can retain heat for weeks or even months allowing energy to be used continuously It is a solution that enables electricity generation 24 hours a day without depending on weather conditions Figure 3 Salt gradient solar energy system Source GALA 2023 Environmental and social engineering considerations Impacts Environmental considerations Benefits Low carbon emissions Reduction in fossil fuel use Nontoxic and nonflammable Thermal stability Extraction and production of salts Water consumption in CSP plants Endoflife disposal Leakage risks Technical challenges with molten salt in CSP Corrosion and material degradation Thermal stability and solidification point Tank design and integrity High costs of materials and maintenance Thermal cycling and fatigue Advanced systems ultrahigh temperature Comparison with established technologies Impacts Social considerations Benefits Job creation Development of isolated regions Education and training Displacement of communities Dependence on large investors Occupational hazards Critical assessment of the technology hermal energy storage using molten salt represents one of the most robust and strategic solutions to ensure the continuity of renewable energy generation especially in systems based on concentrated solar power CSP Its main advantage is the ability to store heat for long periods 10 to 17 hours or more allowing for electricity generation even at night or on cloudy days a significant benefit compared to other intermittent sources such as photovoltaic solar or wind energy This is a technically mature and environmentally promising technology already proven in various projects around the world Plants like Cerro Dominador Chile have demonstrated that it is possible to generate renewable energy 24 hours a day with low emissions high thermal stability and good operational efficiency In summary it is a viable reliable technology with a major positive impact in the fight against climate change provided its costs and technical challenges are addressed through innovation and integrated planning It is a key piece of the energy transition puzzle and with the right support could play an even more significant role in the coming years Key considerations What can be improved in molten salt CSP technology Conclusion Thermal energy storage using molten salt stands out as one of the most mature and promising solutions to enable continuous use of renewable sources especially concentrated solar power CSP In summary molten salt storage represents a crucial advancement on the path toward a more resilient sustainable and carbonfree energy matrix However its full adoption requires integrated environmental planning social justice and ongoing technological innovation to ensure that its benefits are distributed fairly and sustainably across the entire production chain and society as a whole Conclusion Sustainability is not a goal to be reached but a way of thinking a way of being a way of acting UNESCO THANK YOU References ALQAYDI M S et al Effect of sand and moisture on molten salt properties for open direct absorption solar receiverstorage system In AIP Conference Proceedings AIP Publishing LLC 2016 p 050002 ALQAYDI Muna Effect of Desert Environmental Condition on an Open Direct Absorption Molten Salt Solar ReceiverStorage System 2017 Tese de Doutorado Masdar Institute of Science and Technology ANDREWS J JELLEY N Energia ciência e tecnologias 3 ed Porto Alegre Bookman 2017 BAUER Thomas ODENTHAL Christian BONK Alexander Molten salt storage for power generation Chemie Ingenieur Technik v 93 n 4 p 534546 2021 GIL A MEDRANO M MARTORELL I LAZARO A DOLADO P ZALBA B CABEZA L F State of the art on high temperature thermal energy storage for power generation Renewable and Sustainable Energy Reviews v 14 n 1 p 3155 2010 IEA International Energy Agency Technology Roadmap Solar Thermal Electricity 2021 Edition Paris IEA 2021 Disponível em One of the best ways to combat climate change is through reforestation Trees absorb carbon dioxide the main gas causing global warmi ng Reforestation helps balance carbon emissions and slows the rise in global temperatures Acesso em 14 jul 2025 KALOGIROU S A Solar Energy Engineering Processes and Systems Boston Academic Press 2004 TIAN Y ZHAO C Y A review of solar collectors and thermal energy storage in solar thermal applications Applied Energy v 104 p 538 553 2013 VERAS Daniel Vinícius Silva et al Potencial de Uso de um Tanque Solar de Gradiente Salino para o Armazenamento de Energia Térmica Semina Ciências Exatas e Tecnológicas v 33 n 2 p 189196 2012 XAVIER Cleison Souza et al Estudo da viabilidade econômica e disponibilidade energética de sistemas de refrigeração a energia híbrida solareólica com armazenamento de energia térmica 2021