Correo Electrónico
DNINFOA - SIA
Bibliotecas
Convocatorias
Identidad U.N.
Publicado
Techno feasibility analysis of a concentrating solar thermal cooling systems at a university complex
Análisis de viabilidad técnica de un sistema de refrigeración termosolar por concentración en un complejo universitario
DOI:
https://doi.org/10.15446/dyna.v88n217.93033Palabras clave:
concentrating solar energy;, absorption refrigeration;, simulation. (en)concentración de energía solar;, refrigeración por absorción;, simulación. (es)
Descargas
Concentrating solar thermal (CST) energy applications are growing worldwide, especially in combined cooling, heat, and power processes. Building upon the analysis of a building’s thermal comfort, and software simulations for CST, the current study evaluates a solar conditioning system integrated with absorption systems. The cooling system is equipped with single-, double- and triple-effect configurations cycle, production parameters, and thermal storage. The required fraction of auxiliary energy for the system operation is estimated. The results indicate that the double effect system is the best configuration for the adopted location in Brazil. The system’s annual auxiliary energy demand is, approximately, 20%. Triple-effect systems require less energy at higher temperatures due to local direct radiation, which then leads to an intermittent operation and greater auxiliary energy demands. The methodology applied in this work could be adopted in different locations, with an emphasis on the possibility of testing smaller scale systems in small buildings.
Las aplicaciones de la energía solar térmica de concentración (CST) están creciendo en todo el mundo, especialmente en los procesos combinados de refrigeración, calor y electricidad. Partiendo del análisis del confort térmico de un edificio y de simulaciones de software para CST, el presente estudio evalúa un sistema de acondicionamiento solar integrado con sistemas de absorción. El sistema de refrigeración está equipado con configuraciones de ciclo de efecto simple, doble y triple, parámetros de producción y almacenamiento térmico. Se estima la fracción de energía auxiliar necesaria para el funcionamiento del sistema. Los resultados indican que el sistema de doble efecto es la mejor configuración para la ubicación adoptada en Brasil. La demanda anual de energía auxiliar del sistema es, aproximadamente, del 20%. Los sistemas de triple efecto requieren menos energía a temperaturas más altas debido a la radiación directa local, lo que lleva a un funcionamiento intermitente y a una mayor demanda de energía auxiliar. La metodología aplicada en este trabajo podría adoptarse en diferentes lugares, haciendo hincapié en la posibilidad de probar sistemas de menor escala en edificios pequeños.
Referencias
Pereira, E.B., Martins, F.R., Gonçalves, A.R., Abreu, S.L.. de Costa,R. S., Lima, F.J.L., Pereira, S.V., Tiepolo, G.P., Souza, J.G. y Rüther, R., Atlas Brasileiro de Energia Solar 2da ed., INPE, São José dos Campos, Brasil, 2017.
Basso, L.H., Souza, S.N.M., de Siqueira, J.A.C., Nogueira, C.E.C. and Santos, R.F., Análise de um sistema de aquecimento de água para residências rurais, utilizando energia solar. Engenharia Agrícola, 30(1), pp. 14-21, 2010.
Drosou, V., Kosmopoulos, P. and Papadopoulos, A., Solar cooling system using concentrating collectors for office buildings: a case study for Greece. Renewable Energy. 97, pp. 697-708, 2016. DOI: 10.1016/j.renene.2016.06.027
Soria, R., Schaeffer, R. and Szklo, A.S., Configurações para operação de plantas heliotérmicas CSP com armazenamento de calor e hibridização no Brasil. In: V Congresso Brasileiro de Energia Solar, 2014, V Congresso Brasileiro de Energia Solar, Recife, Brasil. 2014.
Malagueta, D.C., Szklo, A.S., Soria, R.P., Dutra, R., Schaeffer, R. and Borba, B.S.M.C., Potential and impacts of Concentrated Solar Power (CSP) integration in the Brazilian electric power system, Renewable Energy, 68, pp. 223-235, 2014. DOI: 10.1016/j.renene.2014.01.050.
Malagueta, D.C., Avaliação de alternativas para introdução da geração elétrica termossolar na matriz energética Brasileira. Tese Doutorado - UFRJ/ COPPE, Rio de Janeiro, Brasil, [em línea]. 2013. Disponible en: http://www.ppe.ufrj.br/images/publica%C3%A7%C3%B5es/doutorado/Diego_Cunha_Malagueta.pdf.
Borba, B.S.M.C., Henrique, L.F. and Malagueta, D.C., A novel stochastic optimization model to design concentrated photovoltaic/thermal systems: a case to meet hotel energy demands compared to conventional photovoltaic system. Energy Conversion and Management, 224, art. 113383, 2020. DOI: 10.1016/j.enconman.2020.113383
IEA, The Future of Cooling, IEA, Paris, Francia, [online]. 2018. Available at: https://www.iea.org/reports/the-future-of-cooling
ANEEL, Agência Nacional de Energia Elétrica –. Chamada 019/2015: Projeto Estratégico: Desenvolvimento de Tecnologia Nacional de Geração Heliotérmica de Energia Elétrica, Brasil, 2015.
Schaeffer, R., Szklo, A., Lucena, A., Borba, B., Nogueira, L., Fleming, F., Troccoli, A., Harrison, M. and Boulahya, M., Energy sector vulnerability to climate change: a review. Energy, 38, pp. 1-12, 2012. DOI: 10.1016/j.energy.2011.11.056
Dulac, J., Abergel, T. and Delmastro, C., IEA, Tracking Buildings, IEA, Paris, France, [online]. 2019. Available at: https://www.iea.org/reports/tracking-buildings
Duffie, J.A. and Beckman, W.A., Solar engineering of thermal processes. 3rd Ed., John Wiley & Sons, New York, USA, 2013.
Torres, R.C., Energia solar fotovoltaica como fonte alternativa de geração de energia elétrica em edificações redenciais. São Carlos, Brasil, 2012.
SOLARGIS. World map of direct normal irradiation. The World Bank, Global Solar Atlas 2.0, Solargis. [online]. 2019. [date of reference December 20th of 2019]. Available at: https://solargis.com/maps-and-gis-data/download/world
Günther, M., Joemann, M. and Csambor, S., Advanced CSP teaching materials. Chapter 5: Parabolic Trough Technology ENERMENA & DRL, 2011.
Stoecker, W.F. e Jones, J.W., Refrigeração e Ar Condicionado, Editora Mcgraw-Hill, Brasil, 1985.
Noberto, L.G. de M., Análise de um sistema de refrigeração por absorção com mistura água-brometo de Lítio. Teses de grado. Universidade Federal Do Rio Grande Do Norte, Brasil, 2018.
Wang, J., Yan, R., Wang, Z., Zhang, X. and Shi, G., Thermal performance analysis of an absorption cooling system based on parabolic trough solar collectors. Energies, 11(10), art. 2679, 2018.
Bellos, E. and Tzivanidis, C., Parametric analysis and optimization of a cooling system with ejector-absorption chiller powered by solar parabolic trough collectors. Energy Conversion Management, 168, pp. 329-342, 2018. DOI: 10.1016/j.enconman.2018.05.024
Neto, M.V., Modelação energética de sistemas de absorção em TRNSYS. Coimbra, 2016.
NREL, System Advisor Model, version 2018.11.11. National Renewable Energy Laboratory. [online]. s.d. [date of reference December 20th of 2019]. Available at: https://sam.nrel.gov/download
Carmo, N.R.M., Desenvolvimento de Software para discretização de cilindro – parabólico. Teses de grado, UFRJ, Macaé – RJ, Brasil, 2016.
Almeida, M.B., Análise de perfil de temperatura do tubo absorvedor de concentradores solares por meio de simulação computacional, Teses de grado, UFRJ, Macaé – RJ, Brasil, 2018.
Santos, I.F.M., Análise numérica da condução térmica transiente para diferentes fluidos em um tubo absorvedor / Igor Ferreira Martins dos Santos. – Teses de grado, UFRJ, Macaé – RJ, Brasil, 2018.
Joseph, J., Estudo de um sistema de ar condicionado com assistência solar na África do Sul. Teses de grado, Escola de Engenharia, Universidade de KwaZulu-Natal. Durban, África do Sul, 2012.
Al-Zubaydi, A., Building models design and energy simulation with Google Sketchup and Openstudio, Journal of Advanced Science and Engineering Research, 3(4), pp. 318-333, 2013.
Rupp, R.F., Dimensionamento de área de janela em edificaçõescomerciais: integração da iluminação natural com a artificial eutilização da ventilação híbrida. 2011.
Sander, L.N., Dimensionamento do Sistema de refrigeração para obloco C., Teses de grado, Campus UFRJ Macaé / Lucas NogueiraSander,UFRJ, Macaé, Brasil, 2017.
Alghoul, S., Rijabo, H. and Mashena, M., Energy consumption inbuildings: a correlation for the influence of window to wall ratio andwindow orientation in Tripoli, Libya. Journal of BuildingEngineering. 11, pp. 82-86 2017. DOI: 10.1016/j.jobe.2017.04.003
Zhang, X., Yang, J., Fan, Y., Zhao, X., Yan, R., Zhao, J. and Myers,S., Experimental and analytic study of a Hybrid Solar/Biomass ruralheating system. Energy, 190, art. 116392, 2020. DOI:10.1016/j.energy.2019.116392
Banu, P.S.A. and Sudharsan, N.M., Review of water based vapourabsorption cooling systems using thermodynamic analysis,Renewable and Sustainable Energy Reviews, 82, Part 3, pp. 3750-3761, 2018. DOI: 10.1016/j.rser.2017.10.092
Eisa, M.A.R., Devotta, S. and Holland, F.A., Thermodynamic designdata for absorption heat pump systems operating on water-lithiumbromide: Part I-Cooling, Applied Energy, Elsevier, 24(4), pp. 287-301, 1986. DOI: 10.1016/0890-4332(88)90039-7
Kim, J.S., Park, Y. and Lee H., Performance evaluation of absorptionchiller using LiBr +H2N(CH2)2OH +H2O, LiBr +HO(CH2)3OH +H2O, and LiBr +(HOCH2CH2)2NH +H2O as working fluids.Applied Thermal Engineering 19, pp. 217-225, 1999. DOI:10.1016/S1359-4311(98)00032-5
Kaita, Y., Simulation results of triple-effect absorption cycles.International Journal of Refrigeration. 25(7), pp. 999-1007, 2002.DOI: 10.1016/S0140-7007(01)00100-1
Silva, C.L. e Moreira, H.B.C., Avaliação energética de um sistema derefrigeração por absorção utilizando gás de aterro e gás natural.Ciência & Engenharia, 17(1/2), pp. 11 – 16, 2008.
Kincaid, N., Mungas, G., Kramer, N., Wagner, M. and Zhu, G., Anoptical performance comparison of three concentrating solar powercollector designs in linear Fresnel, parabolic trough, and centralreceiver, Applied Energy, Elsevier, 231(C), pp. 1109-1121, 2018. DOI: 10.1016/j.apenergy.2018.09.153
Anapolski, J.L.P. and Indrusiak, M.L.S., Energetic synthesis of anetwork of heat exchangers in a soybean oil refining process.Perspectiva, Erechim. 39(146), pp. 27-42, 2015.
Floudas, C.A. and Grossmann, I.E., Synthesis of flexible heatexchanger networks with uncertain flowrates and temperatures.Computers & Chemical Engineering, 11(4), pp. 319-336, 1987. DOI: 10.1016/0098-1354(87)85014-7
Cereto, A.C., Integração energética da rede de trocadores de calor emextração por solvente para a produção de farelo branco de soja. Tesesde grado, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil, 2004.
Santos, W.S. and Jesus, W.S., A Tecnologia pinch: uma proposta paraoconsumo sustentável de energia. Em: VII Simpósio de Engenhariade Produção de Sergipe, 2015.
Cómo citar
IEEE
ACM
ACS
APA
ABNT
Chicago
Harvard
MLA
Turabian
Vancouver
Descargar cita
Licencia
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.
El autor o autores de un artículo aceptado para publicación en cualquiera de las revistas editadas por la facultad de Minas cederán la totalidad de los derechos patrimoniales a la Universidad Nacional de Colombia de manera gratuita, dentro de los cuáles se incluyen: el derecho a editar, publicar, reproducir y distribuir tanto en medios impresos como digitales, además de incluir en artículo en índices internacionales y/o bases de datos, de igual manera, se faculta a la editorial para utilizar las imágenes, tablas y/o cualquier material gráfico presentado en el artículo para el diseño de carátulas o posters de la misma revista.
