Radiador remoto para sistemas de energia solar
Embora muito calor deva ser removido para condensar o vapor usado para alimentar os geradores de turbina, os sistemas de resfriamento são normalmente o principal suprimento de água para as usinas de energia. Fontes de água como rios e lagos historicamente fornecem esse resfriamento, mas nos últimos anos houve um aumento no número de usinas que adotam o resfriamento a seco (um sistema de resfriamento que usa pouca ou nenhuma água). Os sistemas de resfriamento a seco demandam mais energia para operar e possuem um custo inicial maior. Todos esses problemas contribuem para a redução geral da eficiência das usinas, mas os sistemas de resfriamento seco consomem 95% menos água do que os sistemas de resfriamento úmido.
Muitas usinas de diferentes tipos produzem eletricidade aquecendo a água para criar vapor, que é então forçado através de turbinas. Esse tipo de sistema é usado em algumas instalações solares, bem como em usinas que queimam carvão e biomassa, usinas nucleares, algumas usinas de gás natural e usinas nucleares. As turbinas dessas usinas devem girar o vapor, que então precisa ser resfriado para que possa condensar novamente em líquido e ser enviado de volta para a caldeira ou gerador de vapor.
O vapor geralmente é resfriado e condensado usando água em usinas de energia a vapor. O Serviço Geológico dos Estados Unidos estima que 40% de todas as retiradas de água nos Estados Unidos são usadas para geração de energia, a maioria para resfriamento.
Os sistemas de resfriamento de recirculação que reciclam a água de resfriamento são usados em mais de 61% da capacidade de produção termoelétrica dos EUA. Nesses sistemas, a água é mantida em dutos de circuito fechado para que possa ser reciclada. 36 por cento da capacidade termoelétrica nos EUA vem de usinas que usam sistemas de resfriamento DC. Esses sistemas extraem grandes quantidades de água de fontes de água vizinhas para resfriar o condensador e, em seguida, liberam a água mais quente de volta à fonte original.
A maior parte da capacidade de resfriamento seco e híbrido de 3% nos EUA está em operação desde 2000. O ar ambiente é usado por sistemas de resfriamento seco para resfriar e condensar o vapor. Existem dois tipos desses sistemas: sistemas diretos e sistemas indiretos. Nenhuma água é utilizada em sistemas de resfriamento seco direto, pois o ar ambiente é usado para condensar o vapor. Em condensadores resfriados a água típicos, o vapor em sistemas de resfriamento seco indireto é condensado, mas a água de resfriamento do sistema fechado é deixada para trás. Como resultado, nenhuma água é perdida por evaporação, o que significa que muito pouca água é consumida.
O vapor pode ser condensado usando água e ar em sistemas de resfriamento híbridos, que combinam resfriamento seco e úmido. Quando está mais frio lá fora, esses sistemas geralmente são construídos para funcionar como sistemas de resfriamento seco, e quando está mais quente lá fora e os sistemas secos são menos eficazes, eles funcionam como sistemas de resfriamento úmido.
Nos EUA, 83 instalações com sistemas de resfriamento seco e híbrido e cerca de 20 GW de capacidade de geração de vapor estão em operação. O Texas tem a maior capacidade de resfriamento a seco (2,8 GW), seguido de perto pela Virgínia, embora a Califórnia tenha o maior número de sistemas de resfriamento a seco (13). (2,4 GW).
Cerca de 83% da capacidade operacional para refrigeração seca e híbrida é fornecida pela tecnologia de geração mais popular, o ciclo combinado de gás natural (NGCC). Como as instalações de ciclo combinado de gás natural precisam de muito menos resfriamento por MWh do que reatores nucleares ou de carvão, os sistemas de resfriamento a seco são tipicamente mais econômicos para eles. A técnica de resfriamento a seco é usada nas instalações de ciclo combinado de gás natural dos EUA em mais de 15% de sua capacidade de produção ativa.
Para sistemas de concentração de energia solar, o resfriamento a seco é outra opção atraente. Numerosos sistemas modernos de energia solar concentrada usam resfriamento a seco porque estão situados em regiões como o sudoeste dos Estados Unidos, onde os recursos hídricos são poucos e os recursos solares são abundantes.
