{"id":134974,"date":"2021-11-05T13:04:22","date_gmt":"2021-11-05T12:04:22","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=134974"},"modified":"2021-11-05T13:04:22","modified_gmt":"2021-11-05T12:04:22","slug":"sistemas-de-trigeneracion-acoplados-a-campos-solares-de-concentracion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2021\/11\/05\/134974","title":{"rendered":"Sistemas de trigeneraci\u00f3n acoplados a campos solares de concentraci\u00f3n"},"content":{"rendered":"

Autores:\u00a0Jes\u00fas Garc\u00eda-Dom\u00ednguez y Jos\u00e9 Daniel Marcos (Dpto. Ingenier\u00eda Energ\u00e9tica, Universidad Nacional de Educaci\u00f3n a Distancia)<\/strong><\/p>\n

Resumen<\/strong>: Los sistemas de trigeneraci\u00f3n (CCHP en sus siglas en ingl\u00e9s) son actualmente una soluci\u00f3n prometedora para la generaci\u00f3n simult\u00e1nea de electricidad y calefacci\u00f3n y refrigeraci\u00f3n \u00fatiles para grandes edificios o industrias. En este trabajo se propone un enfoque de trigeneraci\u00f3n con activaci\u00f3n mediante energ\u00eda solar de concentraci\u00f3n basado en diferentes configuraciones del ciclo Rankine org\u00e1nico (ORC) y en una bomba de calor de absorci\u00f3n de H2<\/sub>O\/LiBr de simple efecto integrada en la cola del sistema de trigeneraci\u00f3n.<\/span><\/p>\n

Abstract<\/strong>: Modular and scalable distributed generation solutions as combined cooling, heating and power (CCHP) systems are currently a promising solution for the simultaneous generation of electricity and useful heating and cooling for large buildings or industries. In the present work, a solar-heated trigeneration approach based on different organic Rankine cycle (ORC) layouts and a single-effect H2<\/sub>O\/LiBr absorption heat pump integrated as a bottoming cycle is analysed from the thermodynamic viewpoint.<\/span><\/p>\n

El objetivo principal del estudio es proporcionar una gu\u00eda completa para seleccionar la configuraci\u00f3n de CCHP m\u00e1s adecuada para un sistema de accionado por concentradores cilindro parab\u00f3licos (CCP). Se han estudiado seis configuraciones alternativas de CCHP basadas en ORCs de simple y de doble presi\u00f3n, como ciclos simples, sobrecalentados y con recuperaci\u00f3n de calor, y sus diferentes combinaciones, y siete fluidos org\u00e1nicos como medio de trabajo propuestos y comparados sistem\u00e1ticamente. Por su parte, el campo de los colectores cilindro parab\u00f3licos utilizados como fuente de calor de los diferentes esquemas y la bomba de calor de absorci\u00f3n se mantienen invariables.<\/span><\/p>\n

Se ha llevado a cabo un an\u00e1lisis param\u00e9trico exhaustivo de las diferentes configuraciones propuestas realizado para diferentes condiciones de funcionamiento de dise\u00f1o. Se analizan varios par\u00e1metros de salida, como la eficiencia energ\u00e9tica y exerg\u00e9tica, la potencia el\u00e9ctrica neta y los ratios entre electricidad y calefacci\u00f3n y refrigeraci\u00f3n. El estudio revela que la configuraci\u00f3n CCHP m\u00e1s eficiente es la de ciclo sobrecalentado regenerativo ORC con un nivel de presi\u00f3n y con tolueno como fluido de trabajo, que es en promedio un 25% y un 8% m\u00e1s eficiente que las variantes de CCHP con ciclo simple de un nivel de presi\u00f3n y el ciclo recalentado recuperado de doble presi\u00f3n, respectivamente (ver fig. 1).<\/span><\/p>\n

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Fig. 1. CCHP con ciclo ORC sobrecalentado regenerativo de un nivel de presi\u00f3n.<\/em><\/p>\n

En condiciones nominales de dise\u00f1o, la variante CCHP de mejor rendimiento presenta un 163,7% de eficiencia energ\u00e9tica y un 12,3% de eficiencia exerg\u00e9tica, mientras que las producciones de electricidad, refrigeraci\u00f3n y calefacci\u00f3n son de 56,2 kW, 223,0 kW y 530,1 kW, respectivamente.<\/span><\/p>\n

Asimismo, se ha llevado a cabo un proceso de optimizaci\u00f3n siguiendo criterios energ\u00e9ticos y exerg\u00e9ticos. Se ha llevado a cabo una optimizaci\u00f3n multi-objetivo para cada uno de los mejores pares identificados requiriendo la satisfacci\u00f3n simult\u00e1nea de ciertos objetivos, como es la eficiencia energ\u00e9tica del ORC y la eficiencia exerg\u00e9tica del sistema de trigeneraci\u00f3n completo (ver tabla adjunta).<\/span><\/p>\n

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Tabla 1. Resultados de la optimizaci\u00f3n multiobjetivo<\/em><\/p>\n

Los resultados obtenidos destacan que el dise\u00f1o \u00f3ptimo para todos los casos analizados se produce para la m\u00e1xima temperatura de salida del campo solar (260 \u00baC) y la m\u00ednima temperatura de condensaci\u00f3n del ciclo ORC (85 \u00baC). El par que mejor funciona es el caso 5 con tolueno como fluido de trabajo, presentando unos valores de eficiencia energ\u00e9tica del ORC y eficiencia exerg\u00e9tica del CCHP del 16,82% y 18,23%, respectivamente. En comparaci\u00f3n con las condiciones nominales de dise\u00f1o, el dise\u00f1o \u00f3ptimo para el caso 5 es, en t\u00e9rminos de eficiencia energ\u00e9tica del ORC, un 50% m\u00e1s eficiente.<\/span><\/p>\n

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

[1] Thermodynamic Analysis and Systematic Comparison of Solar-Heated Trigeneration Systems Based on ORC and Absorption Heat Pump. Autor\/es: Jes\u00fas Garc\u00eda-Dom\u00ednguez and J. Daniel Marcos. Revista: Energies (2021). DOI: https:\/\/doi.org\/10.3390\/en14164770<\/a> URL: https:\/\/www.mdpi.com\/1996-1073\/14\/16\/4770<\/a><\/p>\n

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

Jos\u00e9 Daniel Marcos, Investigador del grupo UNED-STEM en ACES2030-CM \u2013 jdmarcos@ind.uned.es<\/a><\/p>\n

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

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