Modelación y simulación de un sistema de concentración solar cilíndrica parabólica para la generación de 100 kw en el departamento de la Guajira, Colombia

Abstract

Para un sistema termo solar con concentradores cilíndricos parabólicos se modela el subsistema y se dimensiona la potencia del mismo, acoplado a un ciclo Rankine orgánico simple para la generación de 100 kW aproximadamente, esto con el fin de suplir la demanda eléctrica de una pequeña zona de la Guajira. Con los parámetros de entrada para el modelado de los CCP, y con base en el captador Eurotrough ET -100 con tubos receptores Schott PTR 70, se define el fluido de trabajo para el circuito termo solar, que se utiliza en los cinco casos de análisis en los cuales se varió la geometría de los colectores. Para la fase del modelado de los CCP se definen las ecuaciones necesarias, partiendo del cálculo de la geometría para un colector y el rendimiento óptico del mismo, teniendo en cuenta los principios de la geometría solar se calculan las perdidas geométricas que definen el desempeño del colector. El calor incidente disponible define la cantidad de calor útil que se transfiere al fluido calo-portador, teniendo en cuenta las perdidas térmicas que asocian las propiedades termodinámicas del fluido. El calor útil es calculado mediante el análisis de transferencia de calor en el tubo absorbedor. De esta manera, se modela el campo completo definiendo la cantidad de colectores necesarios para una potencia térmica aproximada. Posteriormente, se analiza el sistema de potencia acoplado al sistema de colectores, definiendo las condiciones termodinámicas para cada estado del sistema, y la identificación del fluido orgánico de trabajo para el ciclo orgánico rankine (ORC), así como las condiciones termodinámicas y de operación para el mismo, finalmente se determinan diversas alternativas asociadas a la eficiencia del sistema global