51 research outputs found
Potential uses of a prototype linear Fresnel concentration system
This study analyzes the energy potential of a linear Fresnel solar (LFS) system based on a case study of the equipment mounted in the city of San Carlos, Salta province, Argentina. The average thermal power and thermal losses from the absorber and field pipes to the environment were calculated by hour, taking into account the hourly direct normal irradiance (DNI) obtained by Liu-Jordan method, based on global horizontal irradiation (GHI) measurements. This paper shows the amount of thermal energy that the LFS under study is able to generate for processes such as hard water desalination, electric power generation, and drying of vegetables. The results of the calculations show that the linear Fresnel system is capable of producing steam with thermal energy in the range of 460–1200 MJth, which means an annual production of 243 GJth. As for the power block, it is possible to obtain an annual generation of 1.5 GWhe, depending on operating conditions of the steam engine (288 rpm regime at 6 bar). The production of desalinated water reaches the range of 98–112 m3, depending on whether the steam is previously used for power electric generation or not.Fil: Dellicompagni, Pablo Roberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Salta. Instituto de Investigaciones en Energía no Convencional. Universidad Nacional de Salta. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física. Instituto de Investigaciones en Energía no Convencional; ArgentinaFil: Franco, Ada Judith. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Salta. Instituto de Investigaciones en Energía no Convencional. Universidad Nacional de Salta. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física. Instituto de Investigaciones en Energía no Convencional; Argentin
Diseño, construcción y ensayo de la etapa de generación eléctrica con un sistema solar térmico
Las diferentes máquinas de vapor para la producción de energía mecánica y eléctrica tienen una larga historia que comenzó en el siglo XV (T. Savery) y empezó a generalizarse en relación con las minas de carbón en Inglaterra (J. Watt). Originalmente la fuente de energía necesaria para su funcionamiento se logró usando leña y luego carbón mineral. En el siglo XX se comenzaron a utilizar los hidrocarburos y diferentes gases, fuentes que han predominado hasta la actualidad. Los problemas actuales relacionados con las fuentes mencionadas, tales como el comienzo de la declinación de los combustibles no renovable y la contaminación ambiental que causa su uso, ha llevado a un interés creciente por la utilización de las energía renovables tales como la solar, eólica, biocombustibles y otros.Desde 1980, el Instituto de Investigaciones en Energía No Convencional (INENCO) y otras instituciones de la Argentina están realizando desarrollos destinados a la sustitución de los combustibles convencionales por las llamadas energías renovables. En relación con la energía solar se han considerado dos tecnologías diferentes para la generación eléctrica, el uso de los sistemas fotovoltaicos y la generación solar térmica con uso de concentradores. Ambos tienen características muy diferenciadas que implican distintas posibilidades de uso, que en algunos casos se superponen.El INENCO lleva a cabo estudios relacionados con la producción de electricidad por la vía solar térmica que cuenten con características tales como:1.- Generadores con producciones grandes, encontrándose en la actualidad sistemas en construcción con potencias de 500 MW en EEUU con sistemas de torre central (Palen Solar Electric Generating System), Australia con equipos del tipo Fresnel lineal, uno de 44 MW (Kogan Creek Solar Boost) en construcción y otro de 9 MW en operación (Liddell Power Station). También se encuentra una planta solar con sistema de torre central en operación, en EEUU, denominada Ivanaph, con un potencia de 377 MW, transformándose ésta en líder en el mercado en finales del 2013 y principios del 2014.2.- Cubran un rango grande de potencias, desde las decenas de kW para aplicaciones puntuales a nivel industrial hasta las potencias ya mencionadas para la producción de energía destinada a las grandes ciudades y centros industriales.3.- Las centrales térmicas puedan generar no solo energía eléctrica sino también térmica destinada a usos industriales.4.- La generación de energía térmica tiene la ventaja de que puede almacenarse a costos más bajos que la energía eléctrica. La mayoría de las nuevas centrales térmicas están acumulando energía térmica con reservas de 7 a 10 horas, por lo que pueden cubrir la demanda eléctrica pico que se genera en las primeras horas de la noche. En este momento se está generalizando la acumulación con sales fundidas, lo que permite llegar a altas temperaturas y tiene precios bajos.5.- Existen equipos con diferentes características, siendo los más comunes los de torre central, los que usan espejos cilindro-parabólicos, los que utilizan motores stirling con espejos esféricos y los de tipo Fresnel lineal, que hace uso de espejos planos ligeramente curvados. En la actualidad, las diferentes tecnologías son utilizadas, encontrándose en una etapa de comparaciones económicas destinadas a determinar en qué condiciones uno u otro tipo resulta más conveniente.6.- La generación eléctrica también es diversa pudiéndose utilizar turbinas, motores stirling, máquinas reciprocantes o el uso intermedio de producción de vapor orgánicos con volúmenes específicos menores que el agua. Los motores stirling tienen los mejores rendimientos pero su tamaño actual es pequeño, en el orden de los 25 kW. Los motores reciprocantes se han utilizado para potencias pequeñas, del orden de decenas de kW por su bajo costo, pero actualmente están creciendo y se producen motores con potencias de varios MW. Las turbinas cubren un rango muy grande, pero las de pequeña potencia resultan muy caras.En el INENCO se ha centrado el interés en los generadores de vapor de tipo Fresnel debido a su bajo costo. Por otro lado su tecnología es relativamente sencilla y pueden ser construidos totalmente en la Argentina con materiales locales. Los sistemas de generación solar térmica pueden usarse en regiones con alta radiación solar ya que los espejos necesitan de irradiación directa para su funcionamiento. A nivel mundial existen 7 regiones de alta radiación. Afortunadamente, la zona NOA de la Argentina forma parte de una de ellas junto con el norte de Chile y el Sureste de Bolivia. Las potencias disponibles de energía solar constituyen la mayor reserva de energía renovable, asegurando que esta fuente podrá generar la energía suficiente a nivel mundial para asegurar la disponibilidad a largo plazo. A título de ejemplo se puede citar que una superficie del orden de 20 x 20 km2, muy pequeña en relación a las superficies disponibles en la cercanía de los Andes, puede generar toda la energía que se consume actualmente nuestro país.El panorama actual de las políticas en Energías Renovables en Argentina, a través del plan Nacional RenovAr, en sus distintas fases, resulta promisorio y alentador para el aumento de proyectos de generación eléctrica en base a recursos renovables, sobre todo de índole eólica y solar. Este plan impulsa al desarrollo de este tipo de proyectos por lo cual el estudio de la tecnología de concentración solar para la generación termo ? energética se enmarca directamente en la situación actual de la República Argentina.Fil: Dellicompagni, Pablo Roberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Salta. Instituto de Investigaciones en Energía no Convencional. Universidad Nacional de Salta. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física. Instituto de Investigaciones en Energía no Convencional; Argentin
Improvement of bipv efficiency by application of highly reflective surfaces at the building envelope
The use of concentrated solar irradiation for the improvement of electric generation improvement has been implemented on different scales, mainly in photovoltaic systems. High-concentration Fresnel lenses are widely chosen for this approach in large installations, while low-concentration systems are rather applied in medium-low scales. For the latter, the improvement on electric performance was revealed, even when no solar tracking was implemented. The presented work aims to analyse a low-concentration photovoltaic installation by a numerical approach. First, the reflective surfaces were designed geometrically considering the optimal slope determined for each month. Subsequently, different simulation techniques were used separately for prediction of solar irradiation and energy production. Three criteria were selected to analyze power generation: the highest increase in total annual solar irradiance on panels with reflective surfaces, the highest total annual solar irradiance collected, and the optimal slope of panels for the entire year. The increase in energy was found to not exceed 10% in the winter months. Whereas in the spring and summer months the energy improvement is about 15–20%. Moreover, it was observed that the temperature of the proposed concentration photovoltaic system increased significantly, reaching more than 90◦ C, while for traditional PV panels it did not exceed 75◦ C.Fil: Knera, Dominika. Lodz University of Technology; PoloniaFil: Dellicompagni, Pablo Roberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Salta. Instituto de Investigaciones en Energía no Convencional. Universidad Nacional de Salta. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Física. Instituto de Investigaciones en Energía no Convencional; ArgentinaFil: Heim, Dariusz. Lodz University of Technology; Poloni
Diseño, construcción y ensayo de un colector de aire trapezoidal para deshidratado de frutas
El presente trabajo muestra el diseño, construcción y ensayo experimental de un colector de aire trapezoidal, diseñado para el deshidratado de frutos tropicales de la localidad Orán, provincia de Salta. Se presentan los resultados experimentales de los distintos ensayos. Para la caracterización del colector, se estudió la correlación entre los parámetros ambientales de entrada al sistema con las variables de salida mediante la utilización del programa estadístico Statgraphics Centurión®. El colector solar demostró tener una buena respuesta instantánea, alcanzando el régimen estable de manera rápida. Las temperaturas y humedades relativas alcanzadas indicaron que el colector puede ser utilizado en un futuro para la deshidratación de frutas. Se propone a futuro la simulación numérica del colector.The construction, design and experimental assays of a trapezoidal air heating collector (AHC) are show. The AHC is designed for its application on tropical fruits dehydration at Oran city, province of Salta. By using the statistical program software Statgraphics Centurion©, correlation between the input and output environmental parameters was assessed. The AHC has good response reaching the stable regime quickly. Output temperatures and relative humidities were optimal for the collector to be used for future fruits dehydration. Further numerical simulation of the AHC is proposed.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES
Determinación de los requerimientos de presión y caudal de vapor para el bloque de potencia de un sistema Fresnel lineal compacto
In this paper, the determination of pressure and steam flow required for the generation of electricity by a power block installed in the Linear Fresnel Concentrator (LFC) from the city of San Carlos, Salta is proposed. The steam generated by the LFC has to satisfy certain minimum requirements in terms of quality, pressure, temperature and flow.The determination and calculation of these parameters was performed by testing the electric generator – which will be mounted in San Carlos – in the experimental campus INENCO by a gradual variation of electric power connected. Resistive loads for the determination of the different regimes of rotation on the generator shaft were used.En el presente artículo se plantea la determinación de los requerimientos de presión y caudal de vapor necesarios para la generación de energía eléctrica por medio de un bloque de potencia instalado en el Concentrador Fresnel Lineal (CFL) de la ciudad de San Carlos, Salta. El vapor generado por el CFL mencionado debe cumplir con ciertos requisitos mínimos en cuanto a su calidad, presión, temperatura y caudal de circulación. La determinación y cálculo de estos parámetros se llevó a cabo mediante el ensayo del generador eléctrico -que será montado en San Carlos- en el campus experimental del INENCO para una variación de potencia eléctrica gradual. Se emplearon cargas resistivas para la determinación de los distintos regímenes de giro en el eje del generador.Tema 3: Energía solar, aplicaciones térmicas y químicas.Facultad de Arquitectura y Urbanism
Determinación de los requerimientos de presión y caudal de vapor para el bloque de potencia de un sistema Fresnel lineal compacto
In this paper, the determination of pressure and steam flow required for the generation of electricity by a power block installed in the Linear Fresnel Concentrator (LFC) from the city of San Carlos, Salta is proposed. The steam generated by the LFC has to satisfy certain minimum requirements in terms of quality, pressure, temperature and flow.The determination and calculation of these parameters was performed by testing the electric generator – which will be mounted in San Carlos – in the experimental campus INENCO by a gradual variation of electric power connected. Resistive loads for the determination of the different regimes of rotation on the generator shaft were used.En el presente artículo se plantea la determinación de los requerimientos de presión y caudal de vapor necesarios para la generación de energía eléctrica por medio de un bloque de potencia instalado en el Concentrador Fresnel Lineal (CFL) de la ciudad de San Carlos, Salta. El vapor generado por el CFL mencionado debe cumplir con ciertos requisitos mínimos en cuanto a su calidad, presión, temperatura y caudal de circulación. La determinación y cálculo de estos parámetros se llevó a cabo mediante el ensayo del generador eléctrico -que será montado en San Carlos- en el campus experimental del INENCO para una variación de potencia eléctrica gradual. Se emplearon cargas resistivas para la determinación de los distintos regímenes de giro en el eje del generador.Tema 3: Energía solar, aplicaciones térmicas y químicas.Facultad de Arquitectura y Urbanism
Determinación de los requerimientos de presión y caudal de vapor para el bloque de potencia de un sistema Fresnel lineal compacto
In this paper, the determination of pressure and steam flow required for the generation of electricity by a power block installed in the Linear Fresnel Concentrator (LFC) from the city of San Carlos, Salta is proposed. The steam generated by the LFC has to satisfy certain minimum requirements in terms of quality, pressure, temperature and flow.The determination and calculation of these parameters was performed by testing the electric generator – which will be mounted in San Carlos – in the experimental campus INENCO by a gradual variation of electric power connected. Resistive loads for the determination of the different regimes of rotation on the generator shaft were used.En el presente artículo se plantea la determinación de los requerimientos de presión y caudal de vapor necesarios para la generación de energía eléctrica por medio de un bloque de potencia instalado en el Concentrador Fresnel Lineal (CFL) de la ciudad de San Carlos, Salta. El vapor generado por el CFL mencionado debe cumplir con ciertos requisitos mínimos en cuanto a su calidad, presión, temperatura y caudal de circulación. La determinación y cálculo de estos parámetros se llevó a cabo mediante el ensayo del generador eléctrico -que será montado en San Carlos- en el campus experimental del INENCO para una variación de potencia eléctrica gradual. Se emplearon cargas resistivas para la determinación de los distintos regímenes de giro en el eje del generador.Tema 3: Energía solar, aplicaciones térmicas y químicas.Facultad de Arquitectura y Urbanism
Diseño, construcción y ensayo de un colector de aire trapezoidal para deshidratado de frutas
El presente trabajo muestra el diseño, construcción y ensayo experimental de un colector de aire trapezoidal, diseñado para el deshidratado de frutos tropicales de la localidad Orán, provincia de Salta. Se presentan los resultados experimentales de los distintos ensayos. Para la caracterización del colector, se estudió la correlación entre los parámetros ambientales de entrada al sistema con las variables de salida mediante la utilización del programa estadístico Statgraphics Centurión®. El colector solar demostró tener una buena respuesta instantánea, alcanzando el régimen estable de manera rápida. Las temperaturas y humedades relativas alcanzadas indicaron que el colector puede ser utilizado en un futuro para la deshidratación de frutas. Se propone a futuro la simulación numérica del colector.The construction, design and experimental assays of a trapezoidal air heating collector (AHC) are show. The AHC is designed for its application on tropical fruits dehydration at Oran city, province of Salta. By using the statistical program software Statgraphics Centurion©, correlation between the input and output environmental parameters was assessed. The AHC has good response reaching the stable regime quickly. Output temperatures and relative humidities were optimal for the collector to be used for future fruits dehydration. Further numerical simulation of the AHC is proposed.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES
Caracterización de un motor a vapor de doble efecto
Se presenta en el siguiente trabajo la caracterización de los parámetros de funcionamiento de un motor a vapor a efectos de conocer la capacidad de producción de potencia y torque, para ser acoplado a la línea de vapor generado en el sistema Fresnel Lineal montado en San Carlos, Salta. Los ensayos fueron realizados en la planta piloto de la Facultad de Ingeniería (FI) de la Universidad Nacional de Salta (UNSa), donde se empleó una caldera-generador de vapor. Se ensayó el motor desde el arranque hasta régimen nominal, pasando por diversos escalones de r.p.m. y se tomaron medidas de presiones mínimas y máximas, temperatura de vapor de admisión y ambiente, régimen de r.p.m. y caudal de vapor. Las curvas de potencia y torque presentadas concuerdan con la literatura correspondiente a las maquinas térmicas.Characterizing operating parameters of a steam engine, in order to determinate its capacity of power and couple generating to be coupled to steam line source generated by the Fresnel Linear System mounted in San Carlos, Salta is showed. The tests were conducted in the Faculty of Engineering (FI) of the National University of Salta (UNSa), where we used a boiler – steam generator plant. The engine was tested from startup to nominal regime, trough different steps of rotational speeds and measures of minimum and maximum pressure, inlet steam temperature and environment, regime of speeds and steam flow were took. Power and couple curves presented are consistent with the relevant literature to thermal machines.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES
Numerical analisys of thermal performance for a solar air collector with phase change material
El empleo de materiales de cambio de fase ha cobrado relevancia en los últimos años, especialmente en sistemas de aprovechamiento solar-térmicos, con el objetivo de extender las horas de disponibilidad energética, con la consiguiente disminución de costos de producción, diversificación de la matriz energética y disminución de las emisiones de gases de efecto invernadero. En este trabajo, se propone un modelo numérico en Simusol de un colector solar de tipo trapezoidal con la incorporación de una capa de parafina por debajo de la placa absorbedora. Las simulaciones se realizaron para dos días en particular, con condiciones meteorológicas diferentes. Se encuentra que el sistema colector- PCM es capaz de proveer aire en rangos de temperaturas aceptables (45 ºC – 80 ºC) para los procesos de secado, para le cual el colector fue diseñado. A su vez, el agregado de PCM mejora las condiciones de inercia térmica, lo que permite al colector proveer de aire caliente (35 ºC – 40 ºC) en horas de la tarde o de condiciones de nubosidad.The use of phase change materials has taken relevance during on the last years, especially on solar-thermal systems, mainly to extend the hours of energetic availability, in consequence, it is possible to reduce the cost of production, the matrix diversification and greenhouse gases mitigation. In this work, the numerical model of a trapezoidal air heating collector is proposed. It was built by Simusol program with the incorporation of a paraffin layer beneath the absorber plate. Simulations for two different days with different meteorological conditions were carried out. It was found that PCM-collector system is able to deliver heated air at acceptable temperatures for drying processes, purpose for which was designed. The PCM addition improved the thermal inertia, which allows to the air collector to provide hot air during afternoon hours or even in cloudiness conditions.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES
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