Metodología para la evaluación del desempeño anual de sistemas de concentración de energía solar

Delgado Carreño, Olga Rossio (2019) Metodología para la evaluación del desempeño anual de sistemas de concentración de energía solar. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

Objetivos y método de estudio: Es inminente la necesidad de aprovechar al máximo los recursos inagotables ofrecidos por el planeta para suplir las necesidades humanas, principalmente para la generación de energía. Con el fin de caracterizar de mejor manera el comportamiento de diferentes sistemas de captación de energía solar, teniendo en cuenta las condiciones cambiantes de dicho recurso, el principal objetivo del presente trabajo es el planteamiento de una metodología para el desarrollo de evaluaciones anuales de sistemas de concentración de energía solar a partir de la técnica de trazado de rayos; para tal fin se definen los objetivos específicos necesarios para el diseño de dicha metodología y su respectiva validación. Se adquieren mediciones experimentales durante seis días no consecutivos del mes de abril de 2019, a partir de una instalación conformada por dos colectores solares operando simultáneamente, incluyendo un reflector posterior de uno de ellos, lo cual difiere de los trabajos encontrados en la literatura, donde este tipo de estudios se realizan durante diferentes días, imposibilitando la comparación directa de los resultados. Finalmente los datos adquiridos se usan como parámetros de entrada en simulaciones de trazado de rayos y modelo térmico de un colector solar, con el fin de obtener la temperatura de salida, la cual se usa como parámetro de comparación y validación. Contribuciones y conclusiones: La principal aportación del presente trabajo es una metodología debidamente estructurada para su aplicación en la evaluación anual de diferentes tecnologías de concentración y captación de energía solar. En primera instancia, se aplica en la evaluación anual de tres geometrías de reflectores integrados, las cuales son diseñadas a partir de las dimensiones y configuración actual de los colectores solares a estudiar, determinando que con la geometría de canal parabólico para cada tubo se alcanzan los valores más altos de radiación directa incidente; Además, se encuentra que el efecto del reflector es representativo solo en las horas intermedias del día. A partir de las mediciones experimentales, se concluye que la radiación es la principal responsable en el comportamiento de la ganancia de energía al usar el reflector. La metodología propuesta puede ser integrada con otras herramientas computacionales de simulación, en este caso, se usa el software de procesos transitorios TRNSYS para modelar el comportamiento térmico de cada colector, obteniendo errores menores a 6 % con un coeficiente de correlación cercano a 1. Además, se compara desde el punto de vista económico, la implementación de reflectores integrados en una planta termosolar.

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