Evaluación experimental de la temperatura de calentador solar para la selección de módulos termoeléctricos, con óptimo desempeño.

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Autores:

• Ing. Verónica Frias Galicia
• M. en I. Andrés Alfonso Andrade Vallejo
• Dr. Miguel Ángel Olivares Robles

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Índice

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Objetivo

• Evaluar de manera experimental las condiciones en las que opera un calentador solar de tubos evacuados de baja presión para seleccionar el módulo termoeléctrico (TEM) que maximice la generación de diferencia de potencial.

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Figura 1. En función de la diferencia de temperatura en sus caras, el generador termoeléctrico produce una diferencia de potencial.

Descripción de módulos TEM´s

Antecedentes

Miljkovic, N. & Wang, E., 2011. "Modeling and optimization of hybrid solar thermoelectric systems with thermosyphons“. Solar energy. Volume pp 11-12.

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Concentrador parabólico

Energía Solar

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Película absorbedora

selectiva

Vacío

Vidrio

Termoeléctrico

Termosifón

Termosifón

Figura 2. Esquema del sistema termoeléctrico solar híbrido.

Sección

Evaporador

Antecedentes

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Producción de agua caliente.

• 45˚ C
• Radiacion solar superior a 600 W/m²

Figura 3. Recuperador de calor hibrido.

He, W., Su, Y., Wang, Y.Q., Riffat, S.B. & Ji, J., 2012. "A study on incorporation of thermoelectric modules with evacuated-tube heat-pipe solar collectors," Renewable Energy, Volume 37, pp 6-7.

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Fuente: Journal of Building Engineering, 2021.

Mohamad, A.-Widyan. M. Al-Nimr y Q. Al-Oweiti.

<<A hybrid TEG/Thermal radiator system for space heating and electric power generación>>

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Figura 4. Sistema de calefacción hidrónico con módulos de generador termoeléctrico, los círculos representan donde están los TEG.

Radiador

Boiler

Bomba

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Ambiente

Escape

de

gas

Agua caliente

Radiador

Módulos Termoeléctricos Generadores

Tubos de conexión

Antecedente del cosechador de energía

Vazquez Quintero, M. E., 2020. Evaluación Experimental de Sistemas de Enfriamiento para Diferencia de potencial con TEM’s, Aplicados en un Cosechador de Energía. Memorias del congreso Internacional de Investigación Academia Journals.

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Figura 5. Cosechador de energía propuesto por Vazquez

Quintero.

Modelo experimental

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Figura 6. Modelo experimental.

Figura 7. Diagrama del modelo experimental.

Desarrollo

Metodología de medición en condiciones reales en temporada de invierno.

Finalización del proceso experimental

Selección de los TEMS

• En función de la diferencia de potencial generada a través de los datos recolectados de las temperaturas, en el cosechador de energía

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Selección de los días mas representativos

• Se descartan los días en los que se presentaron condiciones ambientales atípicas.
• Análisis de datos para la selección de los días mas representativos

Ecuaciones

Finalización del proceso experimental

Selección de los días mas representativos

• Se descartan los días en los que se presentaron condiciones ambientales atípicas.
• Análisis de datos para la selección de los días mas representativos

Resultados

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Figura 8. Comportamiento de las temperaturas del agua al interior del termotanque y de la ambiente en función del tiempo.

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Figura 9. Datos de la T_{prom-termotanque} y T_amb con respecto al tiempo; obtenida de manera experimental.

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Figura 10. Generación de diferencia de potencial de módulos termoeléctricos comerciales con respecto al tiempo; evaluados con la diferencia de temperaturas obtenidas de manera experimental en un termotanque con respecto al ambiente.

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Figura 11. Relación costo & generación de diferencia de potencial de módulos termoeléctricos comerciales con respecto al tiempo.

Conclusiones

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¡Gracias!