Optimización del rendimiento de los sistemas solares de calentamiento de agua utilizando el almacenamiento de energía...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería de energías renovables
• Ciencias térmicas
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Los sistemas solares de calentamiento de agua son cruciales para la energía renovable, pero su eficiencia a menudo está limitada por la capacidad de almacenamiento y la absorción de energía solar.
• El almacenamiento de energía térmica de sales fundidas (MSTES) ofrece una alta estabilidad térmica y retención de energía, lo que lo convierte en un medio prometedor para el almacenamiento de energía solar.
• La optimización de la orientación del colector solar, como el ángulo de inclinación, es fundamental para maximizar el rendimiento energético, sin embargo, su efecto combinado con MSTES requiere una mayor investigación.

Objetivo del estudio:

• Investigar la mejora del rendimiento de los sistemas solares de calentamiento de agua mediante la integración del almacenamiento de energía térmica de sales fundidas (MSTES).
• Evaluar el impacto de los diferentes ángulos de inclinación (15°, 30°, 45°, 60°) en el rendimiento térmico de un sistema de colectores solares con MSTES.
• Evaluar experimentalmente las métricas de rendimiento clave, incluida la eficiencia del colector, el coeficiente de transferencia de calor y la eficiencia del almacenamiento.

Principales métodos:

• Se utilizó un sistema de colector parabólico para la recolección de energía solar.
• Se utilizó una mezcla eutectica de nitrato de sodio y nitrato de potasio como medio de almacenamiento de energía térmica de la sal fundida.
• El rendimiento se evaluó bajo cuatro ángulos de inclinación diferentes, con las métricas clave analizadas bajo la radiación solar máxima.

Principales resultados:

• El ángulo de inclinación de 60° demostró un rendimiento superior entre las configuraciones probadas.
• Se logró una eficiencia máxima del colector del 75% en el ángulo de inclinación óptimo.
• El coeficiente de transferencia de calor excedió los 880 W m-2 K, y la eficiencia de almacenamiento alcanzó el 61% con MSTES en el ángulo de inclinación de 60°.

Conclusiones:

• La integración de MSTES mejora significativamente el rendimiento térmico de los sistemas solares de calentamiento de agua.
• La optimización del ángulo de inclinación, particularmente a 60 °, es crucial para maximizar la eficiencia de absorción y almacenamiento de energía solar.
• Este enfoque contribuye al desarrollo de sistemas solares térmicos altamente eficientes y adaptables, adecuados a diversas condiciones climáticas y necesidades energéticas.