Desempeño y determinación de la relación de concentración de un concentrador solar parabólico mediante termografías
DOI:
https://doi.org/10.17533/udea.redin.20210530Palabras clave:
energía solar, calefacción solar, radiación solar, eficiencia térmica, colector solarResumen
Este trabajo aborda una metodología para determinar el factor de concentración (FC) exacto para un concentrador solar parabólico (CSP) utilizando cámara termográfica. El valor del FR se da comúnmente en términos del área del receptor y no en términos del área de la imagen producida por el concentrador en la superficie del receptor. Con el análisis termográfico es posible conocer la imagen real generada por el CSP sobre el receptor, lo que ayuda a tener un cálculo preciso del FC. Es importante disponer de metodologías para medir el FC real no sólo en la fabricación sino también en el mantenimiento de los concentradores solares, ya que su cálculo erróneo puede provocar disminuciones en la eficiencia energética o afectar a su vida útil. En los experimentos, la imagen real sobre el receptor se dividió en 4 regiones, estratificadas con igual diferencia de temperatura cada una. Con esta consideración, el FC varió de 20 a 151. Por otro lado, se calculó la eficiencia energética para completar el análisis. Dado que el calentamiento es un proceso no estacionario, la eficiencia térmica fluctuó durante el tiempo de experimentación, obteniendo un pico de 25% y un valor promedio del 15,3%. Las irregularidades de curvatura en los concentradores deterioran significativamente la uniformidad del flujo de radiación y la eficiencia energética debido a las zonas de concentración no utilizadas.
Descargas
Citas
E. Guilyardi and et al., “Ipcc special report global warming of 1.5°c summary for teachers,” Office for Climate Education, France, Tech. Rep., Dec. 2018. [Online]. Available: https://n9.cl/ts3se
C. J. Smith and et al., “Current fossil fuel infrastructure does not yet commit us to 1.5 °c warming,” Nature Communications, no. 101, Jan. 15, 2019. [Online]. Available: https://doi.org/10.1038/s41467-018-07999-w
“Adoption of the paris agreement. proposal by the president. paris climate change conference-november 2015, cop 21,” UNFCCC. Conference of the Parties, París, Dec. 12, 2015. [Online]. Available: https://undocs.org/en/FCCC/CP/2015/L.9/Rev.1
UPME and IDEAM. (2005) Atlas de radiación solar de colombia. República de Colombia. Ministerio de Minas y Energía. [Online]. Available: https://repositoriobi.minenergia.gov.co/handle/123456789/2414
H. L. Zhang, J. Baeyens, J. Degrève, and G. Cacères, “Concentrated solar power plants: Review and design methodology,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 22, Jun. 2013. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.01.032
Q. Li and et al., “Energy concentration limits in solar thermal heating applications,” Energy, vol. 96, Feb. 1, 2016. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.energy.2015.12.057
J. A. Duffie and W. A. Beckman. (2013) Solar engineering of thermal processes. John Wiley & Sons. Inc. [Online]. Available: https://n9.cl/xewfd
O. Ellabban, H. Abu-Rub, and F. Blaabjerg, “Renewable energy resources: Current status, future prospects and their enabling technology,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 39, Nov. 2014. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.07.113
J. E. Hoffmann, “On the outlook for solar thermal hydrogen production in south africa,” International Journal of Hydrogen Energy, vol. 44, no. 2, Jan. 8, 2019. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.11.069
S. E. Hosseini, H. Barzegaravval, B. Chehroudi, and M. A. Wahid, “Hybrid solar flameless combustion system: Modeling and thermodynamic analysis,” Energy Conversion and Management, vol. 166, Jun. 15, 2018. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.04.012
D. I. Paul, “Application of compound parabolic concentrators to solar photovoltaic conversion: A comprehensive review,” International journal of energy research, vol. 43, no. 9, Apr. 1, 2019. [Online]. Available: https://doi.org/10.1002/er.4428
S. M. Jeter, “The distribution of concentrated solar radiation in paraboloidal collectors,” Journal of solar energy engineering, vol. 108, no. 3, Aug. 1, 1986. [Online]. Available: https://doi.org/10.1115/1.3268096
D. Rodriguez and G. Rosengarten, “Improving the concentration ratio of parabolic troughs using a second-stage flat mirror,” Applied Energy, vol. 159, Dec. 1, 2015. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.08.106
J. P. Núnez, H. Price, M. Silva, and M. Castellano, “Optical analysis of a two stage xx simultaneous multiple surface concentrator for parametric trough primary and flat absorber with application in direct steam generation solar thermal plants,” Journal of Solar Energy Engineering, vol. 138, no. 2, Apr. 2016. [Online]. Available: https://doi.org/10.1115/1.4032243
J. W. Baughn and J. B. Bergquam, “Optimum concentration ratio for a solar central-receiver electric power plant,” Journal of Engineering for gas Turbines and Power, vol. 99, no. 3, Jul. 1977. [Online]. Available: https://doi.org/10.1115/1.3446537
D. Xu and M. Qu, “Experimental performance analysis of external compound parabolic concentrators with low concentration ratios for medium temperature applications,” Energy Sustainability, Jun. 2014. [Online]. Available: https://doi.org/10.1115/ES2014-6441
N. Mbodji and A. Hajji, “Performance testing of a parabolic solar concentrator for solar cooking,” Journal of Solar Energy Engineering, vol. 138, no. 4, Aug. 2016. [Online]. Available: https://doi.org/10.1115/1.4033501
D. Y. Goswami and F. Kreith. (2007) Handbook of energy efficiency and renewable energy. CRC Press. Taylor & Francis Group. Boca Ratón, FL. [Online]. Available: https://n9.cl/e95h
R. Xu and et al., “Effects of deformation of cylindrical compound parabolic concentrator (cpc) on concentration characteristics,” Solar Energy, vol. 176, Dec. 2018. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.solener.2018.10.001
G. Wang, F. Wang, Z. Chen, P. Hu, and R. Cao, “Experimental study and optical analyses of a multi-segment plate (msp) concentrator for solar concentration photovoltaic (cpv) system,” Renewable Energy, vol. 134, Apr. 2019. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.11.009
H. Hoseinzadeh, A. Kasaeian, and M. B. Shafii, “Geometric optimization of parabolic trough solar collector based on the local concentration ratio using the monte carlo method,” Energy Conversion and Management, vol. 175, Nov. 1, 2018. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.09.001
M. Vollmer and K.-P. Möllmann. (2018) Infrared thermal imaging: fundamentals, research and applications. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. [Online]. Available: https://n9.cl/gjxjr
P. A. Funk and D. L. Larson, “Parametric model of solar cooker performance,” Solar Energy, vol. 62, no. 1, Jan. 1998. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/S0038-092X(97)00074-1
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2021 Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.
Los artículos disponibles en la Revista Facultad de Ingeniería, Universidad de Antioquia están bajo la licencia Creative Commons Attribution BY-NC-SA 4.0.
Eres libre de:
Compartir — copiar y redistribuir el material en cualquier medio o formato
Adaptar : remezclar, transformar y construir sobre el material.
Bajo los siguientes términos:
Reconocimiento : debe otorgar el crédito correspondiente , proporcionar un enlace a la licencia e indicar si se realizaron cambios . Puede hacerlo de cualquier manera razonable, pero no de ninguna manera que sugiera que el licenciante lo respalda a usted o su uso.
No comercial : no puede utilizar el material con fines comerciales .
Compartir igual : si remezcla, transforma o construye a partir del material, debe distribuir sus contribuciones bajo la misma licencia que el original.
El material publicado por la revista puede ser distribuido, copiado y exhibido por terceros si se dan los respectivos créditos a la revista, sin ningún costo. No se puede obtener ningún beneficio comercial y las obras derivadas tienen que estar bajo los mismos términos de licencia que el trabajo original.
Twitter