Caracterización de sistemas solares hibridos pvt

RESUMEN Colectores solares y paneles fotovoltaicos aprovechan la radiación solar y la transforman en energía térmica y eléctrica respectivamente. Sin embargo, requieren dos instalaciones completamente independientes; implicando disponer de mayor superficie. Ante esto los sistemas solares híbridos, ofrecen una propuesta para combinar sistemas fotovoltaicos con intercambiadores de calor. Al hacer circular un líquido frío por debajo de un conjunto de módulos fotovoltaicos, el sistema se enfría, aumentando su eficiencia de conversión de energía, al mismo tiempo que se aprovecha el calor. Dicho calor puede volverse un problema, ya que, a altas temperaturas, se reduce drásticamente la eficiencia de las celdas solar y se arriesga a un daño estructural permanente debido al estrés térmico. Situación que nos hizo preguntarnos si es posible mantener la eficiencia de las celdas solares sometidas a altas temperaturas o reducir las pérdidas al mínimo, mediante la circulación de un líquido refrigerante. Logrando así aumentar la eficiencia del sistema en conjunto respecto a los sistemas térmicos y fotovoltaicos por separado. Obteniendo mayor eficiencia en una menor área. Para lo cual se propuso el diseño de un sistema hibrido de concentración solar. Mediante un concentrador solar parabólico (no desarrollado en este trabajo), se hará incidir una radiación concentrada estimada de 3000 W/m2 sobre un eje focal, en el cual se encontrarán celdas solares de luz concentradas montadas en un intercambiador de calor del tipo de placa plana de estructura de doble paso y aletas internas en configuración laberinto. Probando con tres diseños diferentes de la configuración interna del intercambiador de calor y se simuló en ANSYS. se hizo circular agua a temperatura ambiente variando el flujo masico en valores desde 0.03 hasta 3 kg/s. registrando las temperaturas promedio de salida del agua y del dispositivo, así como sus eficiencias térmicas y global del sistema. Es importante señalar que el objetivo principal, no es calentar el fluido, sino enfriar el dispositivo y aprovechar el calor transfiriéndolo al agua.

ABSTRACT Solar collectors and photovoltaic panels take advantage of solar radiation and transform it into thermal and electrical energy respectively. However, they require two completely separate facilities; implying having more surface. Given this, hybrid solar systems offer a proposal to combine photovoltaic systems with heat exchangers. By circulating a cold liquid below a set of photovoltaic modules, the system cools, increasing its energy conversion efficiency, while taking advantage of the heat. Such heat can become a problem, since, at high temperatures, the efficiency of solar cells is drastically reduced and risk of permanent structural damage due to thermal stress. Situation that made us wonder if it is possible to maintain the efficiency of solar cells subjected to high temperatures or reduce losses to a minimum, by circulating a coolant. Thus, increasing the efficiency of the system as a whole with respect to thermal and photovoltaic systems separately. Obtaining greater efficiency in a smaller area. For which the design of a hybrid solar concentration system was proposed. Using a parabolic solar concentrator (not developed in this work), an estimated concentrated radiation of 3000 W / m2 will be incised on a focal axis, in which there will be concentrated solar cells of light mounted on a plate-type heat exchanger flat with double pass structure and internal fins in a labyrinth configuration. Testing with three different designs of the internal configuration of the heat exchanger and simulated in ANSYS. Water was circulated at room temperature, varying the mass flow in values from 0.03 to 3 kg / s recording the average water and device outlet temperatures, as well as its thermal and overall system efficiencies. It is important to note that the main objective is not to heat the fluid, but to cool the device and take advantage of the heat by transferring it to the water.