1. RECURSO SOLAR

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 2

1. RECURSO SOLAR

Estrella: Enana

Diámetro: 1.392.000 Km

Masa:2,2 x 10²⁶ Toneladas

Distancia “media“ a la tierra: 150 Millones de Km.

Calor producido por Fusión.

Se transforma el hidrógeno en helio.

Temperatura en la superficie aprox 6.000°K

El Sol

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 3

1. RECURSO SOLAR

La Tierra sólo intercepta una dos mil millonésima ava

parte de la energía que el SOL, irradia en todas las

direcciones.

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 4

1. RECURSO SOLAR

4

En el tope de la atmósfera la radiación solar llega con una intensidad que se denomina CONSTANTE SOLAR y que equivale a: 1.367 W/m2 promedio. Luego la energía que llega a la superficie de nuestro planeta es menor, cerca de un 1Kw/m2 (1.000 W/m2)

LA CONSTANTE SOLAR: Isc

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 5

1. RECURSO SOLAR

El Sol se comporta como un cuerpo negro a 5.777°K

O3

O3

H2O

O2 H2O

H2O

H2O, CO2

H2O, CO2 H2O, CO2

0.2 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 2.7

(m)

0

300

300

300

1200

1500

1800

2100

Irra

dia

nci

a es

pec

tral

(W·m

-2·

m-1

)

Irradiación solar fuera de la atmósfera

Irradiación solar al nivel del mar

Visible UV IR

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 6

1. RECURSO SOLAR

Coordenadas

Latitud (paralelos)

Longitud (Meridianos)

Determinar las coordenadas con el Google Earth

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1. RECURSO SOLAR

Declinación (23,45º)

ÁNGULO DE DECLINACIÓN DE LA TIERRA

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1. RECURSO SOLAR

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 9

1. RECURSO SOLAR

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 10

1. RECURSO SOLAR

RECORRIDO SOLAR

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1. RECURSO SOLAR

α(s) = Altura Solar

N

O

S

E (Durante la mañana)

ÁNGULO SOLARES BÁSICOS

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1. RECURSO SOLAR

ϒ(s) = Azimut Solar

N

O

S

E (Durante la mañana)

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 13

1. RECURSO SOLAR

α(s) = Altura Solar

N

O

S

E ϒ(s) = Azimut Solar=0

(Durante el mediodía)

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 23

1. RECURSO SOLAR

Potencia de una lámpara

P(t)

t

10 W

1 hs 2 hs 3 hs

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1. RECURSO SOLAR

P(t)

t

10 W

1 hs 2 hs 3 hs

¿Energía consumida por una lámpara?

20 Wh

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1. RECURSO SOLAR

1.000 W/m2/día 6.500 Wh/m2/día

a

b

c

cab

Área

2

IRRADIANCIA vs IRRADIACIÓN

Irradiancia Irradiación

• Irradiancia Solar = Flujo o Potencia solar =[W/m2]=Potencia/unidad de área

• Irradiación Solar = Energía solar = [Wh/m2] ó [MJ/m2]=Energía/unidad de área

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Energía Solar Térmica

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Energía Disponible en el Mundo

Curso - Energías Alternativas

Energía Solar Térmica

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Mapeo GIS Disco de Radiación Solar

Simulación Series Sintéticas

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

1

16

31

46

61

76

91

10

6

12

1

13

6

15

1

16

6

18

1

19

6

21

1

22

6

24

1

25

6

27

1

28

6

30

1

31

6

33

1

34

6

36

1

Radiación Extratmosferica kwh/m2/día

Radiacion Globlal kwh/m2/día

Curso - Energías Alternativas

Energía Solar Térmica

Ingeniero Cristian Wallace 28

La estación del año. La claridad de La atmósfera. La situación geográfica. Del ángulo de incidencia.

Por lo tanto, localmente la radiación depende de:

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1. RECURSO SOLAR

29

Mes (Kwh/m2/dia)

1 7,26

2 6,07

3 4,87

4 3,57

5 2,59

6 2,13

7 2,37

8 3,16

9 4,51

10 5,39

11 6,51

12 7,26

Total general 4,64

Para nuestra zona

RADIACION PROMEDIO DIA

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 30

1. RECURSO SOLAR

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 31

1. RECURSO SOLAR

3) En la Siguiente pantalla, seleccionar : “Data tables for a particular location”

Radiación NASA: Paso a Paso

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1. RECURSO SOLAR

Radiación solar incidente en superficie horizontal RETSCREEN

2. RENDIMIENTO DE UN COLECTOR SOLAR

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1. RENDIMIENTO DE UN COLECTOR SOLAR

Eficiencia óptica y pérdidas Globales

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1. RENDIMIENTO DE UN COLECTOR SOLAR

•Conducción

– Transferencia de calor a través de un medio

•Convección

– La transferencia de calor ocurre entre una superficie y un fluido en movimiento cuando hay una diferencia de temperatura.

•Radiación

– Todas las superficies a cierta temperatura emiten energíaa en forma de ondas electromagnéticas

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 36

1. RENDIMIENTO DE UN COLECTOR SOLAR

Factor de eficiencia óptica (adimensional)

Coeficiente Global de Pérdidas

(W/m2.K)

Temperatura de entrada al colector

(K)

Temperatura ambiente exterior

(K)

Irradiacion solar sobre plano del colector

(W/m2)

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 37

1. RENDIMIENTO DE UN COLECTOR SOLAR

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 38

1. RENDIMIENTO DE UN COLECTOR SOLAR

Transmitancia de la cubierta transparente Absortancia de la

placa colectora

Radiación global incidente en el plano del colector (W/m2)

Área de la placa colectora (m2)

Convección + Radiación

Conducción a través de aislación térmica

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 39

1. RENDIMIENTO DE UN COLECTOR SOLAR

Fuerza motriz que genera pérdidas de calor

Coeficiente Global de Pérdidas (incluye pérdidas

superior, base y lateral)

(La temperatura de la placa es muy difícil de

medir)

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 40

1. RENDIMIENTO DE UN COLECTOR SOLAR

𝐹𝑅es el Factor de Remoción o eficacia. Sería 𝐹𝑅 = 1 si el transporte de calor de la placa al fluido no tuviera resistencia y la temperatura de la placa y el fluido fueran iguales.

Coeficientes

característicos de los

colectores solares

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 41

1. RENDIMIENTO DE UN COLECTOR SOLAR

Coeficientes característicos de los colectores

solares que se obtienen mediante ensayo

normalizado en laboratorio. Son informados

por el fabricante.

Típicamente entre 0,65 y 0,82

Típicamente entre 3y 8 W/m2.K (placa Plana)

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 42

1. RENDIMIENTO DE UN COLECTOR SOLAR

Cuanto más desfavorables son las condiciones de trabajo (mayor

salto de temperatura) o menor es la radiación solar, el rendimiento

disminuye,

Cuanto mayor es el factor de eficiencia óptica y menor el

coeficiente global de pérdidas, el rendimiento aumenta.

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 43

1. RENDIMIENTO DE UN COLECTOR SOLAR

Rendimiento para distintos valores de radiación

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 44

1. RENDIMIENTO DE UN COLECTOR SOLAR

Calcular la temperatura de estancamiento de los colectores temperatura exterior de 20ºC, radiación solar incidente de 700 W/m2. Cuando el rendimiento es 0

Captador 1: 0,75 – 7,5 · (Te – 20)/700 = 0 => Te = 90ºC Captador 2: 0,80 – 4,5 · (Te – 20)/700 = 0 => Te = 144ºC

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

0,00 0,03 0,06 0,09 0,11 0,14 0,17

Re

nd

imie

nto

η

(Te -Ta)/I

Colector - Rendimiento η

Rendimiento η1 Rendimiento η2

Punto de estancamiento

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 45

1. RENDIMIENTO DE UN COLECTOR SOLAR

EJEMPLO: Calcular el rendimiento de los dos colectores temperatura exterior de 20ºC, temperatura de entrada al captador solar de 50ºC radiación solar incidente de 700 W/m2. Las condiciones de funcionamiento de los captadores vienen definidas por el punto del eje de abscisas siguiente:

(Te – TAMB)/IT = (50 – 20) / 700 = 0,043

Captador 1: η = 0,75 – 7,5 · (Te – TAMB)/I = 0,75 – 7,5 · 0,043 = 0,43

Captador 2: η = 0,80 – 4,5 · (Te – TAMB)/I = 0,80 – 4,5 · 0,043 = 0,61

Para obtener un mayor rendimiento, es importante que los captadores trabajen a la temperatura más baja posible, siempre en relación con la temperatura de

utilización.

3. SISTEMA HIDRÁULICO

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 51

3. SISTEMA HIDRÁULICO

Tuberías

Válvulas

Bombas de Circulación

Vasos de Expansión

Elementos Accesorios

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 52

3. SISTEMA HIDRÁULICO

Instalación de ACS centralizada

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 53

3. SISTEMA HIDRÁULICO

Instalación de ACS descentralizada

Curso - Energías Alternativas

Energía Solar Térmica

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Curso - Energías Alternativas

Energía Solar Térmica

Ingeniero Cristian Wallace 55

Curso - Energías Alternativas

Energía Solar Térmica

Ingeniero Cristian Wallace 56

Curso - Energías Alternativas

Energía Solar Térmica

Ingeniero Cristian Wallace 57

Curso - Energías Alternativas

Energía Solar Térmica

Ingeniero Cristian Wallace 58

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 59

3. SISTEMA HIDRÁULICO

Fluido Caloportador

Mezcla de agua con anticongelante en una proporción tal que elimine el riesgo de

congelación en las tuberías.

Circuito primario

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3. SISTEMA HIDRÁULICO

Nomenclatura de los tramos de cañería

Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 61

3. SISTEMA HIDRÁULICO