Simulació d'un col·lector solar pla amb seguiment solar i estudi de la integració d'un sistema de refredament radiatiu

Abstract

Aquest treball analitza l’eficiència de diferents configuracions de col·lectors solars tèrmics amb l’objectiu d’identificar estratègies de millora que facin del col·lector solar pla una opció més viable. En el context actual de transició energètica i de la creixent necessitat de sistemes sostenibles, s’estudia l’orientació geomètrica juntament amb modes de seguiment de col·lectors plans convencionals i la tecnologia híbrida emergent “Radiative Collector Emitter” (RCE) com a alternatives més eficients que el col·lector fix. Mitjançant l’eina de simulació TRNSYS, àmpliament validada per a la comunitat científica, s’han desenvolupat models detallats d’instal·lacions de col·lectors solars tèrmics amb diferents orientacions i graus de mobilitat. Pels resultats obtinguts, s’ha fet servir les dades meteorològiques de la ciutat de Lleida, regió amb clima mediterrani continental. Si ens centrem en la producció d’energia tèrmica (un dels paràmetres més importants considerats en l’estudi) i es pren com a referència un col·lector fix horitzontal, el col·lector fix amb angle òptim aconsegueix un increment de producció del 30.44%. Per a les configuracions amb un i amb dos eixos de seguiment solar, la millora respecte al col·lector fix horitzontal és del 62.97% i 73.25%, respectivament. Aquestes millores, però, comporten una major complexitat tècnica i un augment en els costos d’instal·lació. Pel que fa a la tecnologia RCE, aquesta innovadora proposta combina en un únic panell la captació solar diürna i l’emissió radiativa nocturna per a escalfar o refredar aigua segons el moment del dia. Gràcies a la col·laboració amb el grup de recerca “Sustainable Energy, Machinery and Buildings” (SEMB) de la Universitat de Lleida, s’han pogut incorporar al treball resultats de la simulació amb TRNSYS. En la condició més favorable considerada, amb un dipòsit de 100 L i una temperatura inicial de 35 °C, s’ha assolit una refrigeració acumulada de 892.4 kWh/any, fet que demostra el potencial d’aquesta tecnologia per a aplicacions de refredament passiu. En conclusió, l’estudi determina que el seguiment solar representa una millora clara d’eficiència per als col·lectors solars plans i que la metodologia RCE té un alt potencial en sistemes híbrids que requereixin tant l’aprofitament de l’escalfor de la fase de captació com de la refrigeració acumulada durant la fase d'emissió radiativa.