Diseño de un reflector lineal Fresnel con reflector secundario con espejos planos

Autores: S. Taramona, P. A. González-Gómez, J. V. Briongos, J. Gómez-Hernández y D. Santana

Un reflector de Fresnel lineal de haz descendente (BDLFR) es un sistema de concentración solar que proporciona un flujo de calor solar en un receptor ubicado a nivel del suelo [1]. El sistema BDLFR está compuesto por dos etapas de reflexión. Primero, los reflectores lineales Fresnel (LFR) dirigen la irradiación solar a una segunda etapa con un espejo hiperbólico. Esta segunda etapa refleja la irradiancia solar hacia el receptor, en el que se procesan térmicamente los materiales pesados [2]. Este concepto fue propuesto originalmente para combinar las ventajas de la tecnología Linear Fresnel y los sistemas de haz descendente de foco puntual, donde varias filas de reflectores Fresnel dirigen la irradiación solar a un espejo secundario con forma hiperbólica que redirige la concentración solar hacia el receptor. Esto permite combinar las ventajas principales de ambos conceptos: bajo coste de espejos y posibilidad de procesar materiales pesados.

Reflector secundario con espejos planos

Los autores han propuesto la construcción del reflector secundario que permite redirigir la irradiancia solar hacia el suelo, utilizando espejos planos, y que permita conservar la propiedad de interés de los sistemas convencionales de haz descendente [3], tal como se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Campo solar propuesto [3]

En la figura se observan todos los componentes del campo solar: los espejos lineales Fresnel localizados cerca del suelo, el reflector secundario ubicado a mayor altura y compuestos por espejos planos, y el receptor solar donde se obtiene la concentración y se procesan los materiales pesados. Además, también son representados los focos superior e inferior, necesarios para la definición del reflector secundario.

Se aprecia cómo los rayos solares incidentes en los espejos ubicados cerca del suelo son reflejados hacia el foco alto, hasta que el reflector secundario compuesto de espejos planos intercepta estos rayos solares y los redirige hacia el receptor solar ubicado a nivel del suelo.

Beneficios del nuevo diseño

El nuevo BDLFR con reflector secundario compuesto de espejos planos supera las principales desventajas del reflector hiperbólico propuesto anteriormente, siendo estas la complejidad de fabricación de un espejo con forma hiperbólica y su estructura de soporte asociada, además de las dificultades de montaje para obtener la precisión necesaria.

Además, se han comparado reflectores secundarios planos e hiperbólicos y los resultados muestran que, para concentraciones similares, el nuevo enfoque propuesto presenta una mayor eficiencia óptica que reflector hiperbólico original. Este resultado promueve la futura integración de la tecnología propuesta con procesos industriales que requieran el tratamiento térmico de materiales pesados.

Referencias

[1] D. Santana, J. Gómez-Hernández, J. Villa Briongos, P.A. González-Gómez, Sistema óptico de haz descendente lineal solar, ES 2648148, A1, n.d.

[2] Gómez-Hernández, J., González-Gómez, P., Briongos, J. and Santana, D. (2020). Technical feasibility analysis of a linear particle solar receiver. [online] Madrid. Available at: https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.11.052

[3] Taramona, S., González-Gómez, P.A., Briongos, J.V., Gómez-Hernández, J., 2022. Designing a flat beam-downs linear Fresnel reflector. Submitt. to Renew. Energy.

Contacto

Domingo J. Santana, Investigador Responsable del grupo UC3M-ISE del Programa ACES2030-CM dsantana@ing.uc3m.es

Coordina ACES2030-CM: Manuel Romero Álvarez. IMDEA Energía

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