BRMU8702650U2 - usina solar elÉtrica e dessalinizadora e tratadora de esgoto - Google Patents

Abstract

USINA SOLAR ELÉTRICA E DESSALINIZADORA E TRATADORA DE ESGOTO. Compreendida por três sistemas, um de dessalinização (destilação solar), outro de produção elétrica, e outro de tratamento de esgotos, os quais podem funcionar individualmente ou acoplados, tem como principio de funcionamento a concentração da energia solar através de espelhos (1) sobre um metal (2) que conduz o calor e leva à ebulição a água de um reservatório (4a e 4b). O vapor da água desmineralizada produzido pelo sistema de geração elétrica, que é fechado, é conduzido diretamente por uma tubulação térmica (6) para uma turbina a vapor ou locomóvel (10), que acoplados a um gerador (11), produzem energia elétrica, e é condensado passando-se através do canal de abastecimento (7) por uma serpentina ou caixa laminar (8), retornando-se a água ao reservatório de ebulição de água desmineralizada (4a). O vapor da água salina produzido pelo sistema de dessalinização é condensado da mesma forma ou ainda com a ajuda de aspersores (12), e a água resultante é reservada para consumo, tendo como subproduto o sal. O tratamento de esgoto é feito pelo seu simples cozimento, gerando como subprodutos o adubo e o gás metano.

Description

"USINA SOLAR ELÉTRICA E DESSALINIZADORA E TRATADORA DE ESGOTO"

A presente patente de modelo de utilidade refere-se a um equipamento que pode ter uso doméstico ou industrial, tendo como princípio de funcionamento a concentração da energia solar através de espelhos, provocando a ebulição de uma solução aquosa num reservatório. O vapor resultante da ebulição da água desmineralizada passa por uma turbina a vapor, que acoplada a um gerador, produz energia elétrica, e é resfriado através do canal de abastecimento antes de retornar ao reservatório de ebulição. O vapor resultante da ebulição da água salina é condensado através do canal de abastecimento e a água gerada é reservada para consumo, tendo como subproduto o sal. E para tratar o esgoto basta levá-lo à ebulição e se tornará esterilizado, tendo como subproduto o adubo orgânico e o gás metano que pode ser canalizado.

O estado atual das técnicas de utilização da energia solar para dessalinização, que passa pela destilação, eletrodiálise e osmose reversa, e para a produção de energia, que passa pelos fornos solares, motores a vapor e energia fotovoltaica, está representada no modelo de utilidade, de minha autoria, depositado como pedido de patente sob o número MU8500293-3, e que está sendo aprimorado com a presente reformulação da invenção, com a parte de tratamento de esgoto.

Os aprimoramentos consistem em se utilizar um sistema de esgoto para ser fervido num reservatório, de onde sairá desinfetado e pronto para ser utilizado como adubo, gerando gás metano que pode ser canalizado e armazenado para utilização. Outro aprimoramento é a possibilidade de se utilizar espelhos planos no lugar de côncavos, pois são mais baratos.

Uma usina solar elétrica dessalinizadora e tratadora de esgoto pode conter vários espelhos e turbinas e sua capacidade de produção de água dessalinizada, de energia e de tratamento de esgoto varia de acordo com as dimensões das estruturas e a condutividade térmica dos materiais envolvidos nos processo termodinâmicos, sendo os sistemas, dimensionados de acordo com as demandas hídricas e energéticas locais ou regionais.

Cabe ressaltar que os sistemas também podem funcionar separadamente, no caso do aproveitamento direto da água do mar para resfriamento do vapor gerado, e que a usina dessalinizadora terá como subproduto o sal.As figuras a seguir são apenas desenhos esquemáticos dados a título de exemplo não limitativo.

A Figura 1 apresenta a vista em planta do arranjo geral da invenção.

A Figura 2 apresenta o corte transversal da invenção.

A reposição das quantidades mínimas de sais minerais, recomendáveis ao consumo humano, na água final deve ser calculada e esse acréscimo pode ser feito através de aspersores, introduzindo, ao longo do condensador, a própria água de abastecimento, após filtragem e tratamentos devidos, o que ainda aceleraria a condensação.

Esse equipamento pode ser constituído de um ou mais refletores (1) que podem ser côncavos (parabólicos ou semi-cilíndricos) ou planos e ter as hastes/chapas metálicas de transmissão de calor (2) externas ou submersas e seu funcionamento e dimensões podem ser regulados para máxima eficiência, programando-se o espelho, através de um heliostato, para acompanhar o movimento do sol durante o dia.

Após a reflexão e concentração da energia solar, através de um vidro (13), diretamente numa chapa metálica condutora submersa (2), esta irá transmitir o calor para a água, ou então, no caso de uma haste externa, passando esta através de um material de baixa condutividade (3) que permitirá a vedação e/ou a instalação de uma válvula de segurança entre a parede ou laje dos reservatórios de ebulição (4a e 4b).

As chapas condutoras devem ser tecnicamente dimensionadas para manter uma determinada pressão de projeto nos reservatórios de ebulição (4a e 4b), sendo o nível do reservatório de ebulição de água salina (4b) regulado através de uma bóia metálica ou sensor, integrados a um injetor de água sob pressão (5), instalados na tubulação (6) que vem do canal de abastecimento (7).

Os diferentes vapores produzidos nos sistemas são condensados passando-se através do canal de abastecimento (7) dentro de uma serpentina ou caixa laminar de condensação (8). No caso do sistema de geração elétrica, a água desmineralizada retorna ao reservatório de ebulição de água desmineralizada (4a), e no sistema de dessalinização, um sistema aspersor (12) de água para reposição de sais pode ser introduzido ao longo do condensador (8), terminando no reservatório de água final (9)que pode ter o teto inclinado para facilitar a concentração do vapor restante e escorrimento das possíveis gotas formadas.

Para gerar energia, basta canalizar o vapor do sistema de geração elétrica por uma tubulação térmica (6) diretamente para uma turbina a vapor ou locomovei (10), e acoplá-los ao gerador (11), e depois, passar pelo condensador (8) e retornar a água resultante ao reservatório de ebulição de água desmineralizada (4a).

Para tratamento do esgoto basta levá-lo à ebulição e canalizar os gases produzidos.

As estruturas dos reservatórios (4a e 4b), (7) e (9) podem ter formas variadas e ser construídas em concreto armado com dimensionamento específico para cada caso e a serpentina ou a caixa laminar para condensação (8) podem ser construídas de metal ou de concreto armado, com o devido dimensionamento técnico segundo suas dimensões e condutividade térmica requerida.

Claims (2)

1.- "USINA SOLAR ELÉTRICA E DESSALINIZADORA E TRATADORA DE ESGOTO" compreendida por um sistema que utiliza energia solar para levar diferentes soluções aquosas à ebulição, gerando energia elétrica, dessalinizando a água e tratando esgoto, é caracterizada pelo fato de concentrar a energia solar através de espelhos (1) sobre um metal (2) que conduz o calor e leva à ebulição a solução aquosa de um reservatório (4a e 4b), podendo funcionar em três sistemas individuais ou acoplados, um de dessalinização (destilação), outro de produção elétrica e outro de tratamento de esgoto.

O vapor da água desmineralizada produzido pelo sistema de geração elétrica, que é fechado, é conduzido diretamente por uma tubulação térmica (6) para uma turbina a vapor ou locomovei (10), que acoplados a um gerador (11), produzem energia elétrica, e é condensado passando-se através do canal de abastecimento (7) por uma serpentina ou caixa laminar (8), retornando-se a água ao reservatório de ebulição de água desmineralizada (4a). O vapor da água salina produzido pelo sistema de dessalinização é condensado da mesma forma ou ainda com a ajuda de aspersores (12), e a água resultante é reservada para consumo, tendo como subproduto o sal. Para tratar o esgoto basta levá-lo à ebulição para ter como subprodutos o adubo e o gás metano.