Development of an experimental model of a solar-wind chimney for electrical supply

Autor: Jorge Gustavo Butler Blacker, Dinau Velazco Lorenzo
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Tecnia, Volume: 32, Issue: 1, Pages: 13-27, Published: 30 JUN 2022
ISSN: 2309-0413
0375-7765
DOI: 10.21754/tecnia.v32i1.1092
Popis: RESUMEN Se desarrolló un modelo experimental de una chimenea solar eólica para suministro eléctrico, seleccionando el espacio geográfico. A continuación, realizamos un estudio para determinar los parámetros ambientales, eólicos y solares usando los visores del MINEM; teniendo como punto de partida los recursos energéticos renovables se pre-dimensionó a fin de garantizar viabilidad económica, técnica del modelo. Se aplicó la teoría de similitud usando referentes plantas construidas, marcando la diferencia de agregar dos subsistemas adicionales uno eólico y otro fotovoltaico a fin de darle mayor autonomía; el subsistema eólico en la parte superior y el subsistema fotovoltaico parte exterior y central del colector. Se realizó el modelamiento fluido térmico en el colector considerando el volumen de control diferencial aplicando las ecuaciones de transporte de Reynolds, masa, momento y energía usando aproximaciones Bousnik para determinar la evolución de la presión, densidad y temperatura trabajando con un modelo simplificado. Luego se realizó la simulación en Matlab y se obtuvieron resultados satisfactorios del modelo. Se diseño los componentes de la chimenea considerando la facilidad de transporte, manipulación ensamble. Paralelamente se diseñó el subsistema eólico conformado por dos eólicas. Luego se instaló el sistema centralizado de acumulación, regulación. Se cumplió el objetivo de desarrollar el modelo integral autosuficiente considerando 3 subsistemas de aporte, en el colector se obtuvieron gradientes de temperatura significativos, pero no suficientes por el mes de experimentación, ello no generó suficiente gradiente para el funcionamiento de la turbina térmica. Los subsistemas fotovoltaicos y eólicos trabajaron de acuerdo a lo esperado. ABSTRACT An experimental model of a solar wind chimney for electricity supply was developed, selecting the geographic space. Then, we conducted a study to determine the environmental, wind and solar parameters using the MINEM viewers; taking as a starting point the renewable energy resources, we pre-dimensioned in order to guarantee the economic and technical feasibility of the model. The theory of similarity was applied using constructed plants referents, making the difference of adding two additional subsystems, one wind and the other photovoltaic, in order to give it greater autonomy; the wind subsystem in the upper part and the photovoltaic subsystem in the external and central part of the collector. The thermal fluid modeling was performed in the collector considering the differential control volume applying the Reynolds transport equations, mass, momentum, energy using Bousnik approximations to determine the evolution of pressure, density and temperature working with a simplified model. The simulation was then performed in Matlab and satisfactory results were obtained from the model. The components of the chimney were designed considering the ease of transport, handling and assembly. At the same time, the wind subsystem was designed, consisting of two wind turbines. Then, the centralized accumulation and regulation system was installed. The objective of developing the integral self-sufficient model was achieved considering 3 input subsystems, in the collector significant temperature gradients were obtained, but not enough for the month of experimentation, this did not generate enough gradient for the operation of the thermal turbine. The photovoltaic and wind subsystems worked as expected.
Databáze: OpenAIRE
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