The Vertical-Tube Solar Collector: A Low-Cost Design Suitable for Temperate High-Latitude Locations

A new low-cost solar collector based on thick (4.5′′) vertical tubes related to the previous design based on long 1.5′′ plastic hoses connected directly between water-grid supply and consumption is presented. This novel design could noticeably improve its performance for temperate locations mid and high latitudes, as was demonstrated by dynamic thermal modeling. This tool has been useful for understanding the particular characteristics of this kind of water-pond collector and besides, for noticeably improving its performance by optimizing its parameters, like tube diameter and number of glazing layers. By this way, the optimized design could fully satisfy the household demand up to midnight along the whole year for Buenos Aires (35°S) and during summers (remaining as a useful preheater for the whole year) for Ushuaia (55°S). Besides, its high simplicity makes it available for user’s own construction, costing down 50 dollars for a single-family unit.Fil: Juanico, Luis Eduardo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Di Lalla, Nicolás. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Cocina solar de alto rendimiento con aplicación de tubo evacuado selectivo y concentrador CPC

Se presenta un nuevo diseño de cocina solar indirecta. El diseño combina tres tecnologías de alto rendimiento: la de tubos evacuados, la de absorbedores selectivos, y la de concentradores parabólicos compuestos (CPCs). Se muestra además, un método alternativo desarrollado para el cálculo y trazado de CPCs para absorbedores de geometría circular. El absorbedor utilizado en el prototipo es un tubo de vidrio evacuado, con superficie interior de alta selectividad. El mecanismo de transferencia de calor, desde el absorbedor al recipiente de cocción, es a través de la convección natural de aceite ecológico. Las características de diseño y los elementos utilizados permiten un muy eficiente aprovechamiento de la energía solar, gracias a lo cual el sistema puede acceder fácilmente a temperaturas cercanas a los 170°C, suficiente para cubrir las necesidades de cocción de todo tipo de alimentos.In this work a new indirect solar cooker design is presented. The design applies three high performance technologies: evacuated tube, selective absorber, and compound parabolic concentrator (CPC). An alternative method for calculating and plotting a CPCs with circular geometry absorbers is shown. The absorber used in the prototype is a evacuated glass tube, with a high selectivity inner surface. The mechanism of heat transfer from the absorber to the cooking vessel is natural convection of organic oil. The device and its components allow a very efficient use of solar energy; on this basis, the system can reach easily to 170 ° C, enough to cover the cooking requirements of all types of food.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES

Avances en el diseño y elaboración de un concentrador parabólico con seguidor solar

Se presentan los avances en la elaboración de un concentrador parabólico de revolución con seguidor solar electrónico. El diseño y construcción es llevado a cabo por los alumnos del primer año de la carrera de “Técnico Superior en Energías” del CENT N° 14 del GCBA, en carácter de la cursada de la materia “Taller de Fuentes de Energía”. Dicho concentrador posee un diámetro de 1,5 metros, su foco está situado a 1 metro y la superficie reflectante fue realizada con pequeños espejos trapezoidales de 2 mm de espesor. El seguidor solar fue diseñado empleando un amplificador operacional 741 conectado a modo diferencial, la señal de entrada al amplificador es entregada por dos LDR (fotoresistores) que forman parte de un divisor de tensión. El circuito seguidor opera cuando algún LDR se ensombrece parcialmente lo que provoca el giro del concentrador buscando un nuevo equilibrio.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES

Estudio del crecimiento de películas de CdTe para conversión fotovoltaica

En el presente trabajo se muestran los resultados obtenidos en el estudio y caracterización de películas de CdTe elaboradas mediante electrodeposición catódica depositadas en distintas condiciones de: temperatura y potencial de electrodeposición. Dichas películas han sido crecidas a partir de una solución acuosa de concentración molar fija de 0,5 M de Cd con un contenido de 10 ppm de HteO₂⁺. Mediante la técnica de XPS se ha estudiado la estequiometría de dichas películas y mediante XRD se ha observado la cristalización de las mismas.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES

Ensayos de degradación térmica de superficies de cromo negro

Se realizaron ensayos de degradación térmica de superficies selectivas de cromo negro. Los recubrimientos de cromo negro fueron realizados sobre cobre a través de una técnica, no electrolítica, desarrollada por nuestro laboratorio. La misma se basa en convertir Na2Cr2O7.2 H2O en Cr-Cr2O3 a través de un recocido a altas temperaturas. Esta técnica genera superficies de muy alta absorbancia (α = 0,96 en promedio en el espectro visible) y de muy buena resistencia termomecánica. Los ensayos de envejecimiento térmico se realizaron por intermedio de recocidos a altas temperaturas en presencia de aire. Los resultados indicaron que los recubrimientos presentaron muy buena estabilidad a temperaturas del orden de 200°C. Después de una semana de exposición a 400°C las superficies mostraron un cierto deterioro óptico, observándose disminuciones de α del orden del 6%.Degradation tests of black chrome coatings on copper substrates were realized. The black chrome coatings were prepared on copper substrates through a non electroplating technique developed in our laboratory. It is based in converting Na2Cr2O7.2 H2O to Cr-Cr2O3 through an annealing at high temperature. This technique produces surfaces with a very high absorptivity (α = 0,96 average in the solar spectrum) and very good mechanic and thermal resistance. The thermal aging tests has been realized by high temperature treatments in air. The results showed a good thermal stability at 200°C. After one week annealing at 400°C the surfaces presented optical deterioration; in this case α decreased about 6%.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES

Avances en la elaboración de películas selectivas por pigmentación electrolítica de aluminio anodizado

Se presentan los primeros avances realizados en la obtención de películas negras espectralmente selectivas sobre aluminio. La técnica estudiada se basa en una anodización del substrato de aluminio y una posterior pigmentación electrolítica con níquel. Las anodizaciones de los substratos fueron realizadas con soluciones preparadas con distintas concentraciones de ácido fosfórico, y para los pigmentados se utilizó una solución única compuesta de sulfato de níquel en saturación y 30 gr/litro de ácido bórico. La caracterización de las películas fue realizada mediante la obtención de los espectros de reflectancia visible e infrarroja. En las condiciones estudiadas los primeros resultados muestran la formación de películas de relativamente buena selectividad con anodizados de 30 minutos realizados con una concentración de 3,5 M de ácido fosfórico, y con posterior pigmentación electrolítica de aproximadamente 30 segundos. El fin de estos trabajos es ver la factibilidad de la utilización de estas películas en absorbedores fototérmicos de bajo costo elaborados con aluminio, en aplicaciones de altas temperaturas.The first preliminary results obtained in the elaboration and characterization of black films spectrally selective (nickelpigmented ) on anodized aluminum substrates are shown. The technique used is based on a Ni pigmentation on the anodized aluminum substrate. The anodizations were prepared using several concentrations of phosphoric acid; only one solution, composed of saturated nickel sulfate and 30 gr/l of boric acid, was used for the pigmentation. The surface coatings were characterized by optical and infrared reflectometry. The first results show the relative good selective surfaces formation after 30 minutes of anodic oxidation time with 3,5 M of phosphoric acid, followed by 30 seconds of pigmentation time. The aim of this work is to study the feasibility of the elaboration of low cost photothermal aluminum absorbers to be applied in high temperature applications.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES

Avances en la elaboración de películas selectivas por pigmentación electrolítica de aluminio anodizado

Se presentan los primeros avances realizados en la obtención de películas negras espectralmente selectivas sobre aluminio. La técnica estudiada se basa en una anodización del substrato de aluminio y una posterior pigmentación electrolítica con níquel. Las anodizaciones de los substratos fueron realizadas con soluciones preparadas con distintas concentraciones de ácido fosfórico, y para los pigmentados se utilizó una solución única compuesta de sulfato de níquel en saturación y 30 gr/litro de ácido bórico. La caracterización de las películas fue realizada mediante la obtención de los espectros de reflectancia visible e infrarroja. En las condiciones estudiadas los primeros resultados muestran la formación de películas de relativamente buena selectividad con anodizados de 30 minutos realizados con una concentración de 3,5 M de ácido fosfórico, y con posterior pigmentación electrolítica de aproximadamente 30 segundos. El fin de estos trabajos es ver la factibilidad de la utilización de estas películas en absorbedores fototérmicos de bajo costo elaborados con aluminio, en aplicaciones de altas temperaturas.The first preliminary results obtained in the elaboration and characterization of black films spectrally selective (nickelpigmented ) on anodized aluminum substrates are shown. The technique used is based on a Ni pigmentation on the anodized aluminum substrate. The anodizations were prepared using several concentrations of phosphoric acid; only one solution, composed of saturated nickel sulfate and 30 gr/l of boric acid, was used for the pigmentation. The surface coatings were characterized by optical and infrared reflectometry. The first results show the relative good selective surfaces formation after 30 minutes of anodic oxidation time with 3,5 M of phosphoric acid, followed by 30 seconds of pigmentation time. The aim of this work is to study the feasibility of the elaboration of low cost photothermal aluminum absorbers to be applied in high temperature applications.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES

Avances en la elaboración de películas selectivas por pigmentación electrolítica de aluminio anodizado

Se presentan los primeros avances realizados en la obtención de películas negras espectralmente selectivas sobre aluminio. La técnica estudiada se basa en una anodización del substrato de aluminio y una posterior pigmentación electrolítica con níquel. Las anodizaciones de los substratos fueron realizadas con soluciones preparadas con distintas concentraciones de ácido fosfórico, y para los pigmentados se utilizó una solución única compuesta de sulfato de níquel en saturación y 30 gr/litro de ácido bórico. La caracterización de las películas fue realizada mediante la obtención de los espectros de reflectancia visible e infrarroja. En las condiciones estudiadas los primeros resultados muestran la formación de películas de relativamente buena selectividad con anodizados de 30 minutos realizados con una concentración de 3,5 M de ácido fosfórico, y con posterior pigmentación electrolítica de aproximadamente 30 segundos. El fin de estos trabajos es ver la factibilidad de la utilización de estas películas en absorbedores fototérmicos de bajo costo elaborados con aluminio, en aplicaciones de altas temperaturas.The first preliminary results obtained in the elaboration and characterization of black films spectrally selective (nickelpigmented ) on anodized aluminum substrates are shown. The technique used is based on a Ni pigmentation on the anodized aluminum substrate. The anodizations were prepared using several concentrations of phosphoric acid; only one solution, composed of saturated nickel sulfate and 30 gr/l of boric acid, was used for the pigmentation. The surface coatings were characterized by optical and infrared reflectometry. The first results show the relative good selective surfaces formation after 30 minutes of anodic oxidation time with 3,5 M of phosphoric acid, followed by 30 seconds of pigmentation time. The aim of this work is to study the feasibility of the elaboration of low cost photothermal aluminum absorbers to be applied in high temperature applications.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES

Ensayos de degradación térmica de superficies de cromo negro

Se realizaron ensayos de degradación térmica de superficies selectivas de cromo negro. Los recubrimientos de cromo negro fueron realizados sobre cobre a través de una técnica, no electrolítica, desarrollada por nuestro laboratorio. La misma se basa en convertir Na2Cr2O7.2 H2O en Cr-Cr2O3 a través de un recocido a altas temperaturas. Esta técnica genera superficies de muy alta absorbancia (α = 0,96 en promedio en el espectro visible) y de muy buena resistencia termomecánica. Los ensayos de envejecimiento térmico se realizaron por intermedio de recocidos a altas temperaturas en presencia de aire. Los resultados indicaron que los recubrimientos presentaron muy buena estabilidad a temperaturas del orden de 200°C. Después de una semana de exposición a 400°C las superficies mostraron un cierto deterioro óptico, observándose disminuciones de α del orden del 6%.Degradation tests of black chrome coatings on copper substrates were realized. The black chrome coatings were prepared on copper substrates through a non electroplating technique developed in our laboratory. It is based in converting Na2Cr2O7.2 H2O to Cr-Cr2O3 through an annealing at high temperature. This technique produces surfaces with a very high absorptivity (α = 0,96 average in the solar spectrum) and very good mechanic and thermal resistance. The thermal aging tests has been realized by high temperature treatments in air. The results showed a good thermal stability at 200°C. After one week annealing at 400°C the surfaces presented optical deterioration; in this case α decreased about 6%.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES

Avances en la elaboración de un sistema termosolar automatizado de bajo costo que utiliza manguera de riego de PEBD

Se muestran los primeros avances obtenidos en la elaboración de un sistema automatizado de bajo costo para el calentamiento de agua por energía solar. El mismo consta básicamente de un absorbedor lineal formado por manguera de riego de polietileno de baja densidad (PEBD) y una cubierta transparente de botellas de PET. El agua en la manguera al llegar a cierta temperatura se descarga, en forma pulsada y automática, hacia un tanque térmico de almacenamiento. Esta acción es llevada a cabo por la apertura de una electroválvula comandada por un termostato bimetálico intercalado en la manguera. Esta automatización permite que el sistema trabaje en el rango de máxima eficiencia. Para conocer las propiedades térmicas del sistema de manguera-PET se caracterizaron los materiales constituyentes y se evaluó al sistema en distintas configuraciones. Se comprobó el funcionamiento de la automatización en dos prototipos realizados con manguera de PEBD de ¾”, uno cubierto por PET y otro cubierto con policarbonato alveolar. Se evaluó la producción de agua caliente en ambos. Estos trabajos apuntan a obtener un sistema automatizado de aprovechamiento de la energía solar simple, eficiente y económico que propicie el reciclaje y la autoconstrucción.Are shown first progress in developing a low-cost automated system for heating water by solar energy. Basically consists of an absorber composed of irrigation hose of low density polyethylene (LDPE) and a transparent cover of PET bottles. The water in the hose at a certain temperature is discharged, automatically in pulsed form, to a thermal storage tank. This action is performed by opening a solenoid valve commanded by a bimetallic thermostat inserted in the hose, automation allows the system to operate in the range of maximum efficiency. To know the thermal properties of PET-hose system, constituent materials were characterized, and the system was evaluated in different configurations. Was checked the automatic discharge operation to two prototypes made with ¾ " LDPE hose , one covered with PET bottles, another covered with polycarbonate honeycomb. In this work aim to obtain a simple, efficient and economical automated system for the production of hot water by solar energy, conducive to recycling and the self build.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES