Modelo de parámetros concentrados para captadores solares planos con reflectores
DOI:
https://doi.org/10.17979/ja-cea.2024.45.10930Palabras clave:
Aplicaciones de control de procesos, Modelado e identificación de procesos, Validación de modelos, Sistemas con retardo, Modelado e integración de sistemas de energías renovablesResumen
El uso de captadores solares planos está muy extendido principalmente para aplicaciones de calefacción y refrigeración de edificios y agua caliente sanitaria. Una de las líneas de investigación para mejorar el rendimiento térmico y reducción de espacio ocupado es el uso de reflectores que permiten incrementar la radiación solar incidente sobre la cubierta de los captadores. Aunque el modelado de este tipo de sistemas está ampliamente estudiado, es importante disponer de modelos sencillos pero fiables que permitan el diseño y evaluación de lazos de control. En este artículo se presenta una modificación de un modelo de parámetros concentrados para estimar la temperatura de salida del fluido cuando se dispone de espejos reflectores con seguimiento solar. Calibrando un valor medio de los parámetros de pérdidas ópticas en torno al mediodía solar, los resultados obtenidos muestran que el error cuadrático medio es menor de 0.79 ºC2.
Citas
Alawi, O. A., Kamar, H. M., Salih, S. Q., Abba, S. I., Ahmed, W., Homod, R. Z., Jamei, M., Shafik, S. S., Yaseen, Z. M., 2024. Development of optimized machine learning models for predicting flat plate solar collectors thermal efficiency associated with Al2O3-water nanofluids. Engineering Applications of Artificial Intelligence 133, 108158. DOI: 10.1016/j.engappai.2024.108158 DOI: https://doi.org/10.1016/j.engappai.2024.108158
Ampuño, G., Roca, L., Gil, J. D., Berenguel, M., Normey-Rico, J. E., 2019. Apparent delay analysis for a flat-plate solar field model designed for control purposes. Solar Energy 177, 241–254. DOI: 10.1016/j.solener.2018.11.014 DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2018.11.014
Bollentin, J. W., Wilk, R. D., 1995. Modeling the solar irradiation on flat plate collectors augmented with planar reflectors. Solar Energy 55 (5), 343–354. DOI: 10.1016/0038-092X(95)00058-Y DOI: https://doi.org/10.1016/0038-092X(95)00058-Y
Close, D., 1967. A design approach for solar processes. Solar Energy 11 (2), 112–122. DOI: 10.1016/0038-092X(67)90051-5 DOI: https://doi.org/10.1016/0038-092X(67)90051-5
Diez, F., Navas-Gracia, L., Martínez-Rodríguez, A., Correa-Guimaraes, A., Chico-Santamarta, L., 2019. Modelling of a flat-plate solar collector using artificial neural networks for different working fluid (water) flow rates. Solar Energy 188, 1320–1331. DOI: 10.1016/j.solener.2019.07.022 DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.07.022
Duffie, J. A., Beckman, W. A., 2013. Solar engineering of thermal processes. Wiley New York. DOI: https://doi.org/10.1002/9781118671603
Gil, J. D., Roca, L., Zaragoza, G., Berenguel, M., 2018. A feedback control system with reference governor for a solar membrane distillation pilot facility. Renewable Energy 120, 536–549. DOI: 10.1016/j.renene.2017.12.107 DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2017.12.107
Larson, D., 1980. Concentration ratios for flat-plate solar collectors with adjustable flat mirrors. Journal of Energy 4 (4), 170–175. DOI: doi.org/10.2514/3.62470 DOI: https://doi.org/10.2514/3.62470
Nikolic, N., Lukic, N., 2015. Theoretical and experimental investigation of the thermal performance of a double exposure flat-plate solar collector. Solar Energy 119, 100–113. DOI: 10.1016/j.solener.2015.06.038 DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2015.06.038
Orbach, A., Rorres, C., Fischl, R., 1981. Optimal control of a solar collector loop using a distributed-lumped model. Automatica 17 (3), 535–539. DOI: 10.1016/0005-1098(81)90010-8 DOI: https://doi.org/10.1016/0005-1098(81)90010-8
Pandey, K. M., Chaurasiya, R., 2017. A review on analysis and development of solar flat plate collector. Renewable and Sustainable Energy Reviews 67, 641–650. DOI: 10.1016/j.rser.2016.09.078 DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.09.078
Pataro, I. M., Gil, J. D., da Costa, M. V. A., Guzman, J. L., Berenguel, M., 2022. A nonlinear control approach for hybrid solar thermal plants based n operational conditions. Renewable Energy 183, 114–129 DOI: 10.1016/j.renene.2021.10.057 DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.10.057
Perers, B., Karlsson, B., 1993. External reflectors for large solar collector arrays, simulation model and experimental results. Solar Energy 51 (5), 327–337. DOI: 10.1016/0038-092X(93)90145-E DOI: https://doi.org/10.1016/0038-092X(93)90145-E
Roca, L., Guzman, J. L., Normey-Rico, J. E., Berenguel, M., Yebra, L., 2009. Robust constrained predictive feedback linearization controller in a solar desalination plant collector field. Control Engineering Practice 17 (9), 1076–1088. DOI: 10.1016/j.conengprac.2009.04.008 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2009.04.008
Sakhaei, S. A., Valipour, M. S., 2019. Performance enhancement analysis of the flat plate collectors: a comprehensive review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 102, 186–204. DOI: 10.1016/j.rser.2018.11.014 DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.11.014
Tabor, H., 1966. Mirror boosters for solar collectors. Solar Energy 10 (3), 111–118. DOI: 10.1016/0038-092X(66)90025-9 DOI: https://doi.org/10.1016/0038-092X(66)90025-9
Tagliafico, L. A., Scarpa, F., De Rosa, M., 2014. Dynamic thermal models and CFD analysis for flat-plate thermal solar collectors–a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 30, 526–537. DOI: doi.org/10.1016/j.rser.2013.10.023 DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.10.023
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