Dimensionado óptimo de un concentrador lineal beam-down

Abstract

Con el aumento de la demanda energética en los últimos años y la necesidad de realizar una transición hacia energías renovables, resulta de interés estudiar las posibles mejoras aplicables a las tecnologías existentes en la actualidad, con el fin de mejorar su eficiencia y hacerlas más rentables, accesibles y ventajosas. Entre las fuentes de energía renovables se encuentra la solar térmica, que no ha sido de las más desarrolladas y presenta un buen potencial de crecimiento. En este trabajo de investigación se estudia la influencia de la discretización de un reflector hiperbólico secundario acoplado en un planta solar tipo Fresnel, analizando el número de espejos que componen la hipérbola, fundamentalmente para comprobar si es rentable, además de económicamente, en el ámbito del rendimiento óptico, al comparar los flujos de calor generados con los generados utilizando un espejo especial hiperbólico. Para resolver los problemas planteados se utilizan dos métodos diferentes. El primero consiste en generar un código en MATLAB, que con conocer la localización geográfica, la geometría del campo y la hora solar sea capaz de determinar el flujo de calor que alcanza al colector final. El segundo método se basa en utilizar el software desarrollado por NREL denominado SolTrace, que es un programa especial para cálculos de instalaciones termosolares. Los resultados obtenidos han sido mucho mejores de lo esperado, se encuentra que para una hipérbola compuesta por un número finito de espejos planos se obtienen mejores rendimientos que para un espejo hiperbólico ideal. Esto quiere decir que realizar un reflector hiperbólico secundario con espejos planos suficientes, puede resultar más beneficioso que utilizar un espejo hiperbólico especial. Se puede concluir que la investigación realizada permite ver la incorporación de un sistema beam-down en una planta Fresnel como una inversión a tomar en cuenta, ya que permitiría incorporar un sistema de partículas como fluido calorportador con un bajo coste adicional.