El Sol 1. RECURSO SOLAR

Transcripción

1 1. RECURSO SOLAR

2 1. RECURSO SOLAR El Sol Estrella: Enana Diámetro: 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 K Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 2

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 3

4 1. RECURSO SOLAR LA CONSTANTE SOLAR: Isc En el tope de la atmósfera la radiación solar llega con una intensidad que se denomina CONSTANTE SOLAR y que equivale a: W/m 2 promedio. Luego la energía que llega a la superficie de nuestro planeta es menor, cerca de un 1Kw/m 2 (1.000 W/m 2 ) Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 4 4

5 1. RECURSO SOLAR Irradiancia espectral(w m -2 m -1 ) 2100 UV Visible IR Irradiación solar fuera de la atmósfera Irradiación solar al nivel del mar 300 O H 2 O O 2 H 2 O H 2 O, CO 2 H 2 O, CO H 2 O, CO 2 O 3 H 2 O El Sol se comporta como un cuerpo negro a K ( m) Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 5

6 1. RECURSO SOLAR Coordenadas Longitud (Meridianos) Latitud (paralelos) Determinar las coordenadas con el Google Earth Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 6

7 1. RECURSO SOLAR ÁNGULO DE DECLINACIÓN DE LA TIERRA Declinación (23,45º) Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 7

8 1. RECURSO SOLAR Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 8

9 1. RECURSO SOLAR Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 9

10 1. RECURSO SOLAR RECORRIDO SOLAR Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 10

11 1. RECURSO SOLAR ÁNGULO SOLARES BÁSICOS O S N α (s) = Altura Solar E (Durante la mañana) Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 11

12 1. RECURSO SOLAR O S N ϒ (s) = Azimut Solar E (Durante la mañana) Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 12

13 1. RECURSO SOLAR O S N E α (s) = Altura Solar ϒ (s) = Azimut Solar=0 (Durante el mediodía) Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 13

14 1. RECURSO SOLAR Potencia de una lámpara P(t) 10 W 1 hs 2 hs 3 hs t Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 23

15 1. RECURSO SOLAR Energía consumida por una lámpara? P(t) 10 W 20 Wh 1 hs 2 hs 3 hs t Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 24

16 1. RECURSO SOLAR IRRADIANCIA vs 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 Irradiancia W/m 2 /día a b Irradiación Wh/m 2 /día Área b a 2 c c Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 25

17 Energía Solar Térmica Energía Disponible en el Mundo Ingeniero Cristian Wallace Curso - Energías Alternativas 26

18 Energía Solar Térmica Mapeo GIS Disco de Radiación Solar Simulación Series Sintéticas 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 Radiación Extratmosferica kwh/m2/día Radiacion Globlal kwh/m2/día Ingeniero Cristian Wallace Curso - Energías Alternativas 27

19 Energía Solar Térmica Por lo tanto, localmente la radiación depende de: La estación del año. La claridad de La atmósfera. La situación geográfica. Del ángulo de incidencia. Ingeniero Cristian Wallace Curso - Energías Alternativas 28

20 1. RECURSO SOLAR 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, , , ,26 Total general 4,64 Para nuestra zona RADIACION PROMEDIO DIA Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 29 29

21 1. RECURSO SOLAR Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 30

22 1. RECURSO SOLAR Radiación NASA: Paso a Paso 3) En la Siguiente pantalla, seleccionar : Data tables for a particular location Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 31

23 1. RECURSO SOLAR Radiación solar incidente en superficie horizontal RETSCREEN Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 32

24 2. RENDIMIENTO DE UN COLECTOR SOLAR

25 1. RENDIMIENTO DE UN COLECTOR SOLAR Eficiencia óptica y pérdidas Globales Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 34

26 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 35

27 1. RENDIMIENTO DE UN COLECTOR SOLAR Factor de eficiencia óptica (adimensional) Coeficiente Global de Pérdidas (W/m2.K) Temperatura de entrada al colector (K) Irradiacion solar sobre plano del colector (W/m2) Temperatura ambiente exterior (K) Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 36

28 1. RENDIMIENTO DE UN COLECTOR SOLAR Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 37

29 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 38

30 1. RENDIMIENTO DE UN COLECTOR SOLAR Coeficiente Global de Pérdidas (incluye pérdidas superior, base y lateral) Fuerza motriz que genera pérdidas de calor (La temperatura de la placa es muy difícil de medir) Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 39

31 1. RENDIMIENTO DE UN COLECTOR SOLAR F R es el Factor de Remoción o eficacia. Sería F R = 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 40

32 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 3y 8 W/m2.K (placa Plana) Típicamente entre 0,65 y 0,82 Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 41

33 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 42

34 1. RENDIMIENTO DE UN COLECTOR SOLAR Rendimiento para distintos valores de radiación Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 43

35 1. RENDIMIENTO DE UN COLECTOR SOLAR Rendimiento η 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 0,90 0,80 Colector - Rendimiento η 0,70 0,60 Rendimiento η1 Rendimiento η2 0,50 0,40 0,30 Punto de estancamiento 0,20 0,10 0,00 0,00 0,03 0,06 0,09 0,11 0,14 0,17 (Te -Ta)/I Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 44

36 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: (T e T AMB )/I T = (50 20) / 700 = 0,043 Captador 1: η = 0,75 7,5 (T e T AMB )/I = 0,75 7,5 0,043 = 0,43 Captador 2: η = 0,80 4,5 (T e T AMB )/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. Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 45

37 3. SISTEMA HIDRÁULICO

38 3. SISTEMA HIDRÁULICO Tuberías Válvulas Bombas de Circulación Vasos de Expansión Elementos Accesorios Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 51

39 3. SISTEMA HIDRÁULICO Instalación de ACS centralizada Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 52

40 3. SISTEMA HIDRÁULICO Instalación de ACS descentralizada Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 53

41 Energía Solar Térmica Ingeniero Cristian Wallace Curso - Energías Alternativas 54

42 Energía Solar Térmica Ingeniero Cristian Wallace Curso - Energías Alternativas 55

43 Energía Solar Térmica Ingeniero Cristian Wallace Curso - Energías Alternativas 56

44 Energía Solar Térmica Ingeniero Cristian Wallace Curso - Energías Alternativas 57

45 Energía Solar Térmica Ingeniero Cristian Wallace Curso - Energías Alternativas 58

46 3. SISTEMA HIDRÁULICO Circuito primario Fluido Caloportador Mezcla de agua con anticongelante en una proporción tal que elimine el riesgo de congelación en las tuberías. Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 59

47 3. SISTEMA HIDRÁULICO Nomenclatura de los tramos de cañería Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 60

48 3. SISTEMA HIDRÁULICO Curso - Energía Solar Térmica - Avanzado 61