Occupational and safety issues of workers in central tower solar energy facilities

Abstract

Due to the scarcity of fossil fuels and the environmental problems arising from its use and exploitation, countries are opting for developing technologies based on renewable sources as alternatives to satisfy the growing energy demand. Among the renewable energy technologies, in some countries solar energy seems to be a promising solution to meet the energy supply due to its abundance and non-polluting character. Based on solar energy industrial applications, the Concentrated Solar Power Systems (CSP) option is growing both in number of solar power plants and installed capacity, impacting also substantially in job generation. Among the CSP technologies that are dominating the market, are central receiver systems (CRS). CRS requires the use of heliostats to reflect solar radiation in its surfaces in order to concentrate it in a receiver. This process results in a considerable amount of concentrated solar radiation (visible light, infrared and ultraviolet radiation) inside and in the neighborhood of the installations. Usually solar power plants are located in sunny environments due to requirements for power generation. Meanwhile, as the ozone layer damage has been exceeding its natural restoration, a growing level of UV radiation reaches the surface of the Earth where solar industry working force will be facing new risks. Some previous studies have provided information about exposure to high levels of solar radiation, indicating that it may negatively influence the biological system. Working population performing activities outdoors and exposed to solar radiation may meet health impairments on skin, eyes and nervous system. The excess of light due to both the reflection of the sun light on the heliostats' surface and the brightness of the receiver is considered as a possible situation of risk for the eyes. The OSHA defined dehydration, heat exhaustion, heat stroke as consequences of exposures to heat. These impairments on health may also negatively impact the performance of the workers and, simultaneously, decrease their productivity. This work aims to contribute with crucial information about the environmental conditions in solar energy facilities. In addition, the exposures to solar radiation in a case study, a CRS facility in an experimental solar facility in Mexico, are assessed. The research briefly outlines the relation between solar effects on eyes, skin and nervous system subjected to momentary and cumulative exposures. It also addresses the Methodology and safety doses. An assessment of eye, skin and level of heat stress on working population, based on solar radiation measurements was carried and results are presented and discussed. The main objective is to contribute with information directed to environmental scientists, standard developers and the solar industry. This way it will be possible to improve/develop procedures directed toward the occupational health and safety within solar energy industry.

Devido aos problemas ambientais decorrentes do uso e exploração de combustíveis fósseis, os países têm optado pelo desenvolvimento de tecnologias baseadas em fontes renováveis como alternativas para alcançar a crescente procura de energia. Entre as tecnologias de energia renovável, em alguns países, a energia solar parece ser uma solução promissora para garantir o fornecimento de energia devido à sua abundância e ao seu carácter não poluente. Com base em aplicações industriais de energia solar, os sistemas de energia solar concentrada (CSP, siglas em inglês) estão a crescer em número de centrais de energia solar e em capacidade instalada, tendo um impacto substancial na criação de empregos. Entre as tecnologias CSP que dominam o mercado, está a tecnologia denominada, sistemas recetores centrais (siglas em inglês, CRS). O CRS requer o uso de helióstatos para refletir a radiação solar nas suas superfícies, de modo a concentrá-la num preceptor. Este processo resulta numa quantidade considerável de radiação solar concentrada (luz visível, infravermelho e ultravioleta) dentro e nas imediações das instalações. Normalmente, as centrais de energia solar estão localizadas em ambientes ensolarados devido aos requisitos de geração de energia. Entretanto, como os danos da camada de ozono excedem a sua restauração natural, um nível crescente de radiação UV atinge a superfície da Terra onde o público trabalhador da indústria solar enfrentará novos riscos. Alguns estudos anteriores forneceram informações sobre a exposição a altos níveis de radiação solar. Indicando que estes podem influenciar negativamente o sistema biológico. A população trabalhadora que realiza atividades ao ar livre, expostas tais quantidades elevadas de radiação solar, pode enfrentar deficiências de saúde na pele, nos olhos e no sistema nervoso. O excesso de luz devido ao reflexo da luz do sol sobre a superfície dos helióstatos e o brilho do recetor são considerados possíveis situações de risco para o olho. A OSHA definiu a desidratação, a exaustão por calor, e a insolação como consequências das exposições ao calor. Estes efeitos nefastos na saúde também podem afetar negativamente o desempenho do trabalhador, diminuindo a sua produtividade. Este trabalho tem como objetivo contribuir com informações sobre as condições do meio ambiente nas instalações de energia solar. Como exemplo de aplicação, as condições de exposição à radiação solar em um CRS são apresentadas e avaliadas num caso de estudo realizado numa instalação solar experimental no México. Neste trabalho descreve-se, brevemente, a relação de efeitos solares nos olhos, pele, e sistema nervoso quando submetidos a exposições momentâneas e cumulativas. Apresenta-se a metodologia de estudo e as doses de segurança. É prevista uma avaliação do olho, pele e nível de estresse térmico na população trabalhadora, com base em medições de radiação solar. Os resultados serão apresentados e discutidos na seção final da análise do caso de estudo. O presente trabalho tem como principal objetivo contribuir com informações dirigidas a cientistas ambientais, criadores de normas, e à indústria solar, para que se possam melhorar/desenvolver procedimentos direcionados para a saúde e segurança ocupacional no setor de energia solar.