{"id":134464,"date":"2020-07-21T09:47:46","date_gmt":"2020-07-21T08:47:46","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=134464"},"modified":"2020-07-21T09:47:46","modified_gmt":"2020-07-21T08:47:46","slug":"nuevo-dispositivo-de-aprovechamiento-solar-integracion-coherente-entre-torre-solar-y-fluidos-supercriticos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2020\/07\/21\/134464","title":{"rendered":"Nuevo dispositivo de aprovechamiento solar: Integraci\u00f3n coherente entre torre solar y fluidos supercr\u00edticos"},"content":{"rendered":"

Autores:\u00a0Gonz\u00e1lez-Portillo, Luis F; Mu\u00f1oz-Ant\u00f3n, Javier; Mart\u00ednez-Val, Jos\u00e9 M.\u00a0<\/strong><\/p>\n

Universidad Polit\u00e9cnica de Madrid, Grupo de Investigaciones Termoenerg\u00e9ticas, ETSI Industriales, Departamento de Ingenier\u00eda Energ\u00e9tica<\/strong><\/p>\n

Resumen<\/strong><\/span><\/p>\n

Los sistemas de torre solar se est\u00e1n constituyendo en una de las tecnolog\u00edas m\u00e1s atractivas en los \u00faltimos a\u00f1os. Las torres solares habituales est\u00e1n formadas por un campo solar de espejos que concentran la radiaci\u00f3n solar en un \u00e1rea relativamente m\u00e1s peque\u00f1a, el receptor, con objeto de calentar un fluido. En este texto se indican algunas de las ventajas de aplicar diferentes niveles de concentraci\u00f3n a diferentes secciones de la torre solar, resultando as\u00ed un nuevo dise\u00f1o de dispositivo de concentraci\u00f3n solar. En esas secciones se calentar\u00e1 CO2<\/sub> supercr\u00edtico a diferentes niveles ent\u00e1lpicos con objeto de mejorar las prestaciones del ciclo Brayton con el que se acopla esta nueva torre. Con este nuevo dise\u00f1o, en el que se especializan secciones del receptor para diferentes valores de concentraci\u00f3n y, por tanto, de temperaturas, se reducen los requerimientos mec\u00e1nicos de los materiales, respecto a las torres que funcionan a un \u00fanico nivel ent\u00e1lpico. En t\u00e9rminos de dise\u00f1o t\u00e9rmico, este nuevo dispositivo de aprovechamiento solar fundamenta su dise\u00f1o en los principios de coherencia t\u00e9rmica para obtener mejores rendimientos con menores requerimientos de materiales.<\/span><\/p>\n

Abstract<\/strong><\/span><\/p>\n

Solar tower has become one of the most attractive concentrating solar power technologies during the last years. The common solar tower consists of a field of mirrors concentrating solar radiation into a small area in order to heat a fluid. This study shows the benefits of applying different concentrations to different sections of the tower receiver, resulting in the design of a solar thermal new engine. These sections will heat supercritical CO2<\/sub> at different enthalpies in order to take advantage of the supercritical Brayton cycles characteristics. This new solar thermal concept allows to reduce system concentration and temperatures in relation to a common solar tower system, which works at a unique enthalpy level.<\/span><\/p>\n

In terms of thermal design, this new solar thermal engine uses the basis of thermal coherence to obtain higher efficiency with lower material requirements.<\/span><\/p>\n

Descripci\u00f3n<\/strong><\/span><\/p>\n

Este estudio presenta un nuevo dispositivo de aprovechamiento solar como resultado de la b\u00fasqueda de coherencia entre la termodin\u00e1mica y la gesti\u00f3n del calor (figura 1). En la parte central se concentra una mayor radiaci\u00f3n que en las partes laterales.<\/span><\/p>\n

Desde el punto de vista de la termodin\u00e1mica, el uso de fluidos supercr\u00edticos en ciclos Brayton (figura 2) parece ser un nicho muy prometedor en plantas solares de concentraci\u00f3n [1]. Interesa sobre todo analizar qu\u00e9 es lo que ocurre en la zona cercana al punto cr\u00edtico, donde por las pendientes de las isentr\u00f3picas en sus cercan\u00edas, el menor trabajo espec\u00edfico requerido en la fase de la compresi\u00f3n viene de la mano de las irreversibilidades en el recuperador de calor intermedio [2]. Sin embargo, esas irreversibilidades pueden compensarse con el uso de aportes de calor a diferentes temperaturas.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Figura 1:\u00a0Ciclo Brayton regenerativo<\/em><\/p>\n

Desde el punto de vista de la gesti\u00f3n del calor, trabajos previos [3] analizan la relaci\u00f3n \u00f3ptima entre la temperatura del fluido y la intensidad de la radiaci\u00f3n que alcanza el receptor refrigerado por dicho fluido, tal y como se ve en el ejemplo de la figura 2. El ajuste adecuado de la concentraci\u00f3n de la radiaci\u00f3n y las necesidades t\u00e9rmicas del fin \u00fatil constituye una herramienta de an\u00e1lisis muy \u00fatil para aumentar la eficiencia global de este tipo de instalaciones [4].<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Figura 2: Concepto de nuevo dispositivo de aprovechamiento solar<\/em><\/p>\n

Resultados<\/strong><\/span><\/p>\n

El nuevo concepto de dispositivo de aprovechamiento solar considerado en este texto considera dos secciones del receptor con diferentes requerimientos t\u00e9rmicos, temperatura y flujo t\u00e9rmico. La menor temperatura requerida en una de las secciones implica tambi\u00e9n un menor flujo t\u00e9rmico [3]. Este sistema da lugar a un aumento de eficiencia con una configuraci\u00f3n de menores requerimientos t\u00e9rmicos.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a>
\n<\/a>Conclusiones<\/strong><\/span>
\n<\/strong><\/p>\n

Las caracter\u00edsticas particulares de los ciclos Brayton se pueden integrar de forma coherente en plantas de energ\u00eda solar del receptor central, con un ajuste fino entre ambas partes, lo que parece ser una herramienta adecuada para alcanzar elevadas eficiencias. Este estudio muestra que esta es una l\u00ednea muy prometedora en el campo de la energ\u00eda solar t\u00e9rmica. Investigaciones posteriores estudiar\u00e1n la configuraci\u00f3n \u00f3ptima del nuevo motor solar t\u00e9rmico junto con un campo de heliostatos.<\/span><\/p>\n

Agradecimientos<\/strong><\/span><\/p>\n

Discusiones con el resto de miembros del Grupo de Investigaciones Termoenerg\u00e9ticas (GIT-UPM) han sido muy \u00fatiles para la realizaci\u00f3n de este trabajo.<\/span><\/p>\n

Referencias<\/strong><\/p>\n

[1] M.T. Dunham, B.D. Iverson, High-efficiency thermodynamic power cycles for concentrated solar power systems, Renew. Sustain. Energy Rev. 30 (2014) 758\u2013770.<\/p>\n

[2] V. Dostal, M.J. Driscoll, P. Hejzlar, A Supercritical Carbon Dioxide Cycle for Next Generation Nuclear Reactors, Tech. Rep. MIT-ANP-TR-100. (2004) 1\u2013317<\/p>\n

[3] J. Mu\u00f1oz, J.M. Martinez-Val, A. Ramos, Thermal regimes in solar-thermal linear collectors, Sol. Energy 85 (2011) 857\u2013870.<\/p>\n

[4] J. Mu\u00f1oz, A. Ab\u00e1nades, J.M. Mart\u00ednez-Val, A conceptual design of solar boiler, Sol. Energy 83 (2009) 1713\u20131722.<\/p>\n

Contacto<\/strong><\/p>\n

Luis F. Gonz\u00e1lez Portillo, Investigador del grupo UPM-GIT\u00a0del Programa ACES2030-CM –\u00a0lf.gonzalez@upm.es<\/a><\/p>\n

Coordina ACES2030-CM: Manuel Romero \u00c1lvarez. IMDEA Energ\u00eda<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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