Technical feasibility analysis of the use of solar chimneys in Brazil
- 1. Universidade Federal do Paraná
Description
Solar chimneys are power generation plants, which use solar radiation to promote a flow of heated air, whose kinetic energy is extracted by turbines located at the base of the chimney. The literature regarding this technology is extensive and many studies have been conducted to verify numerical and mathematical models, as well as analyzes of technical and economic viability. However, none of those studies has considered the potential of the application of this technology in Brazil, and this analysis is a decisive factor for the implementation of this kind of energy model as a successful enterprise. Considering that, this work aims to map the energy potential for the use of solar chimneys in Brazil, using a mathematical and numerical model of extreme precision. The results indicate a great potential for the use of this technology in the country, especially in the Northeast, Midwest, and in a state of the Southern region. Considering the annual average solar radiation levels, the city of Cuiabá-MT is the one which has the highest power generation potential, with a daily average of 50 MWh and a peak generation of 5.10 MW, followed by the city of Propriá-CE, generating 49.53 MWh and a peak generation of 5.01 MW. The results were promising and, although the overall efficiency of this technology is not very high, around 1.3%, these plants present low operating costs, long service life, and use materials with low emissions rates of CO2 in their manufacturing process.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
المداخن الشمسية هي محطات توليد الطاقة، والتي تستخدم الإشعاع الشمسي لتعزيز تدفق الهواء الساخن، والتي يتم استخراج طاقتها الحركية عن طريق التوربينات الموجودة في قاعدة المدخنة. الأدبيات المتعلقة بهذه التكنولوجيا واسعة النطاق وقد أجريت العديد من الدراسات للتحقق من النماذج العددية والرياضية، وكذلك تحليلات الجدوى التقنية والاقتصادية. ومع ذلك، لم تأخذ أي من هذه الدراسات في الاعتبار إمكانات تطبيق هذه التكنولوجيا في البرازيل، وهذا التحليل هو عامل حاسم لتنفيذ هذا النوع من نموذج الطاقة كمؤسسة ناجحة. بالنظر إلى ذلك، يهدف هذا العمل إلى رسم خريطة لإمكانات الطاقة لاستخدام المداخن الشمسية في البرازيل، باستخدام نموذج رياضي وعددي شديد الدقة. تشير النتائج إلى وجود إمكانات كبيرة لاستخدام هذه التكنولوجيا في البلاد، خاصة في الشمال الشرقي والغرب الأوسط وفي ولاية في المنطقة الجنوبية. بالنظر إلى المتوسط السنوي لمستويات الإشعاع الشمسي، فإن مدينة كويابا- إم تي هي المدينة التي تتمتع بأعلى إمكانات لتوليد الطاقة، بمتوسط يومي يبلغ 50 ميجاوات في الساعة وتوليد ذروة يبلغ 5.10 ميجاوات في الساعة، تليها مدينة بروبرا- سي إي، التي تولد 49.53 ميجاوات في الساعة وتوليد ذروة يبلغ 5.01 ميجاوات في الساعة. كانت النتائج واعدة، وعلى الرغم من أن الكفاءة الإجمالية لهذه التكنولوجيا ليست عالية جدًا، إلا أن حوالي 1.3 ٪ من هذه المصانع تقدم تكاليف تشغيل منخفضة وعمر خدمة طويل وتستخدم مواد ذات معدلات انبعاثات منخفضة من ثاني أكسيد الكربون في عملية التصنيع الخاصة بها.Translated Description (French)
Les cheminées solaires sont des centrales de production d'énergie, qui utilisent le rayonnement solaire pour favoriser un flux d'air chauffé, dont l'énergie cinétique est extraite par des turbines situées à la base de la cheminée. La littérature concernant cette technologie est vaste et de nombreuses études ont été menées pour vérifier les modèles numériques et mathématiques, ainsi que des analyses de viabilité technique et économique. Cependant, aucune de ces études n'a examiné le potentiel de l'application de cette technologie au Brésil, et cette analyse est un facteur décisif pour la mise en œuvre de ce type de modèle énergétique en tant qu'entreprise prospère. Compte tenu de cela, ce travail vise à cartographier le potentiel énergétique pour l'utilisation des cheminées solaires au Brésil, en utilisant un modèle mathématique et numérique d'extrême précision. Les résultats indiquent un grand potentiel pour l'utilisation de cette technologie dans le pays, en particulier dans le Nord-Est, le Midwest et dans un État de la région du Sud. Compte tenu des niveaux moyens annuels de rayonnement solaire, la ville de Cuiabá-MT est celle qui a le potentiel de production d'électricité le plus élevé, avec une moyenne quotidienne de 50 MWh et une production de pointe de 5,10 MW, suivie de la ville de Propriá-CE, générant 49,53 MWh et une production de pointe de 5,01 MW. Les résultats étaient prometteurs et, bien que l'efficacité globale de cette technologie ne soit pas très élevée, environ 1,3 %, ces usines présentent de faibles coûts d'exploitation, une longue durée de vie et utilisent des matériaux à faibles taux d'émission de CO2 dans leur processus de fabrication.Translated Description (Spanish)
Las chimeneas solares son plantas de generación de energía, que utilizan la radiación solar para promover un flujo de aire caliente, cuya energía cinética es extraída por turbinas ubicadas en la base de la chimenea. La literatura sobre esta tecnología es extensa y se han realizado muchos estudios para verificar modelos numéricos y matemáticos, así como análisis de viabilidad técnica y económica. Sin embargo, ninguno de esos estudios ha considerado el potencial de la aplicación de esta tecnología en Brasil, y este análisis es un factor decisivo para la implementación de este tipo de modelo energético como una empresa exitosa. Considerando que, este trabajo tiene como objetivo mapear el potencial energético para el uso de chimeneas solares en Brasil, utilizando un modelo matemático y numérico de extrema precisión. Los resultados indican un gran potencial para el uso de esta tecnología en el país, especialmente en el Noreste, Medio Oeste y en un estado de la región Sur. Considerando los niveles de radiación solar promedio anual, la ciudad de Cuiabá-MT es la que tiene el mayor potencial de generación de energía, con un promedio diario de 50 MWh y una generación pico de 5.10 MW, seguida por la ciudad de Propriá-CE, generando 49.53 MWh y una generación pico de 5.01 MW. Los resultados fueron prometedores y, aunque la eficiencia global de esta tecnología no es muy alta, alrededor del 1,3%, estas plantas presentan bajos costes de operación, larga vida útil y utilizan materiales con bajas tasas de emisiones de CO2 en su proceso de fabricación.Files
7698.pdf
Files
(687.9 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:bd98b2f7a819865c0c5686efe038f365
|
687.9 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحليل الجدوى الفنية لاستخدام المداخن الشمسية في البرازيل
- Translated title (French)
- Analyse de faisabilité technique de l'utilisation des cheminées solaires au Brésil
- Translated title (Spanish)
- Análisis de viabilidad técnica del uso de chimeneas solares en Brasil
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3048792244
- DOI
- 10.3895/rbpd.v9n3.12636