ASHRAE - American Society of Heating@ Refrigerating and Air-Conditioning Engineers@ Inc.
Alcance
El camino hacia los edificios de energía cero está plagado de muchos desafíos. La producción in situ de energía renovable para impulsar electrodomésticos que no sean de bajo consumo o de energía nula es un desafío importante. Por lo tanto, desarrollar la producción de energía de manera que el modo de producción coincida con el modo de uso es la forma más sencilla de mejorar la eficiencia. Como tal, el consumo de energía para iluminación podría reducirse significativamente optimizando el diseño del edificio para maximizar el uso directo de la luz natural; de manera similar, cocinar usando estufas solares o calentar agua usando géiseres solares elimina la necesidad de células fotovoltaicas para generar electricidad. El consumo de energía más importante en la mayoría de los edificios es el HVAC (que representa aproximadamente el 40% del consumo de energía de un edificio), que se puede abordar con el uso de un enfriador de absorción de energía solar. Este artículo presenta el diseño de un novedoso sistema solar fotovoltaico térmico (CPVT) que produce electricidad y energía térmica simultáneamente desde la misma superficie. El objetivo del sistema propuesto es proporcionar suficiente calor para un sistema de refrigeración por absorción o calentamiento de agua, así como producir electricidad de forma rentable. El sistema CPVT está diseñado para funcionar en un amplio espectro (400 nm hacia arriba contienen alrededor del 90 % del espectro de radiación solar incidente). En el sistema propuesto, la irradiación solar está altamente concentrada (a la intensidad equivalente de aproximadamente 100 soles) en un solo punto utilizando un concentrador de seguimiento solar de doble eje con una lente Fresnel. Luego, un filtro separa los componentes infrarrojos (IR) de los de luz visible (VL) utilizando una lente de imagen (es decir, un espejo caliente que tiene aproximadamente una eficiencia de filtrado del 98%). Luego, el IR se utiliza para calentar mientras los componentes VL alimentan la celda fotovoltaica. La eficiencia de la generación de electricidad en la célula fotovoltaica mejora cuando el componente IR se elimina de la irradiancia solar incidente. El IR genera agua a alta presión y temperatura a aproximadamente 95-120 °C (203 °C248 oF) @ y sirve como fuente de calor para el sistema de enfriamiento de absorción (agua de bromuro de litio / agua de amoníaco). Se espera que el sistema propuesto entregue electricidad a una tasa de 0,08 W/cm2 (0,2032 W/in2) de área de celda fotovoltaica @ y alrededor de 0,04 W/cm2 (0,1,016 W/in2) de área de colector. Dado que la relación entre el área del colector y el área de la célula fotovoltaica es 9:1, esto nos permite diseñar el tamaño relativo para adaptarlo a los requisitos del edificio.