notite curs 5
TRANSCRIPT
Colectoare solare
Fig.3
Fig.4
Fig.2
Colectoare CPC
Colectoare concentratoareEficienta colectoarelor
-Curs 5-
Colectoare concentratoare
Folosesc suprafeţe de oglindire pentru a concentra energia soarelui pe un absorber numit receptor.
Utilizează doar radiaţia directa. Sunt colectoare ce lucrează la temperaturi
ridicate. Au performante mai scăzute de cit colectoarele
plane. Sunt utilizate in industrie la realizarea de aburi.
Principalele tipuri de colectoare concentratoare
Parabolic de tip jgheab
Receptor central
Disc
Pentru a creste cantitatea de energie utila extrasa, suprafaţa receptorului este micşorata.
Raportul de concentrare reprezintă cantitatea
de energie solara concentrata in colector
Sunt utilizate doua definiţii pentru raportul de
concentrare
1. Raport de concentraţie optic:
2. Raport de concentraţie geometric
r
ao I
ICR
r
ag A
ACR
Colectoare parabolice de tip jgheab
Părţi componente: reflector, receptor, sistem de orientare după o direcţie, pilon de susţinere, structura de metal;
Fluid utilizat: ulei, apa
SEGS III-IV
Kramer Junction in desertul Mojave California
Capacitate pentru cele 9 SEGS (Solar Energy
Generating Systems) este de 354 MW
~950.0000 oglinzi
Plantaţie solara Almeria Spania capacitate 64MW suprafaţa acoperita de oglinzi este de 20.000m2
Colector solar Fresnel
Plantaţii in USA (California) 177MW; 2009 construcţia in centrul Spaniei a unei plantaţii a cărei capacitate va fi de 10 MW
Colector solar concentrator cu receptor central
PS10 Spania
Themis - Franta
Solar two -Spania
Locatii: - Pasadena, California, capacitate 245MW;- Andalusia, Spania, capacitate 15 MW, Solar Tres;- PS10 Spania, capacitate 11 MW;- Australia, capacitate 10 MW;- Franta, capacitate de 2 MW
Cuptoare (furnale) solare
Franta
Comparaţie cost/performanta preţ curent electric livrat:
colectoarelor concentratoare cu receptor central este 5.47
₡/kWh, fata de 6.21 ₡/kWh colectoare de tip jgheab
Colectoare concentratoare de tip farfurie
Spania
Rusia
Eficienţa colectoarelor
Eficienta colectoarele, notata cu h, reprezintă raportul intre cantitatea de căldura obţinuta si cantitatea de energie primita:
Un obiectiv important al constructorilor este de a obţine o cantitate cat mai mare de energie la un preţ cat mai mic.
Fluxul de energie dintr-un colector solar
G0-radiatie solara; G1,2-pierderi prin reflexie; Q1,2-pierderi de caldura; QA-caldura obtinuta;
0G
QA
Există situaţii în care se construiesc colectoare cu eficienţă redusă dar la un preţ de cost scăzut, în loc să se construiască colectoare cu eficienţă ridicată, dar şi la un preţ ridicat.
Pentru a putea lua acesta decizie, este necesar să se determine eficienţa colectorului înainte ca acesta să fie construit.
Eficienţa teoretică
Cuprinde:Determinarea geometriei colectorului;Determinarea pierderilor optice;Determinarea pierderilor termice;
Se porneşte de la ecuaţia de echilibru energetic, iar colectorul lucrează în condiţii statice.
I* Ac=Qu+Qterm+Qopt
Unde QU- energia utilă
Qopt- pierderile optice
Qterm- pierderi termice
Ac-aria suprafeţei
I*Ac QU
Qther
Qopt
Collector
La determinarea pierderilor optice trebuie să ţinem cont de: Numărul de acoperiri Proprietăţile optice ale suprafeţelor utilizate Imperfecţiunile optice ale suprafeţelor
Unde: A-aria suprafeţei, ρ- indicele de reflexie speculară (1-pentru colectoarele plate ), σ- coeficient de transmisie, α- coeficient de absorbţie, R- factor de interceptare(1- pentru colectoare plate), S-factor de umbrire a receptorului(1 pentru colectoare plate), I-radiaţia solară.
argmopt RSIAQ
Pierderile termice Qterm se pot calcula:
Unde: UL- coeficient total al pierderilor de căldură, Ar-aria receptorului, Tr- temperatura receptorului, Ta-temperatura mediului ambiant.
2
)(
inoutr
arLrterm
TTT
TTUAQ
I
TTU
A
A arL
ropt
pierderi optice
[-]
0pierderi termice
energie utila
temperatura de stagnare
(Tr-Ta)/I [K*m^2/W]
Măsurarea eficienţei colectoarelor Pentru a determina eficienţa unui
colectorului este necesar sa se determine minim patru puncte.
Primul punct determină pierderile optice ale colectoarelor.
Ultimul punct determină punctul mort. Unul din punte trebuie măsurat la o
temperatură mai mare decât temperatura la care lucrează colectorul.
Pentru a determina primul punct, deci pierderile optice, temperatura trebuie aleasă astfel încât media temperaturii fluidului să fie egală cu temperatura mediului ambiant.
Punctul de stagnare (mort), apare atunci când prin circuit nu mai circulă fluid, existând pericolul distrugerii colectorului.
După ce aceste puncte au fost determinate se trasează graficul şi se aplică o interpolare polinomiala.
y = -1,0945x2 - 0,058x + 0,7469
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
X=(Tav-Ta)/Gb [Km^2/W]
eta
[-]
Diagrame de eficienta pentru diferite tipuri de colectoare solare si domeniul de aplicaţie (radiaţie globala 1000W/m2K)