Generación de vapor para la industria utilizando colectores solares de Fresnel lineales y bombas de calor de alta temperatura impulsadas por PV: Análisis tecnoeconómico
Autores: Famiglietti, Antonio; Abbas, Ruben
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Generación de vapor para la industria utilizando colectores solares de Fresnel lineales y bombas de calor de alta temperatura impulsadas por PV: Análisis tecnoeconómico
Categoría
Energía
Subcategoría
Energía solar
Palabras clave
Vapor
Industrial
Térmico
Tecnologías
Solar
Bombas de calor
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
El vapor se utiliza ampliamente en la industria como portador de calor para procesos térmicos y se genera principalmente mediante calderas de vapor a gas. La descarbonización de la demanda térmica industrial depende de la capacidad de las tecnologías limpias y renovables para proporcionar vapor a través de sistemas fiables y rentables. Las tecnologías solares térmicas concentradas están atrayendo atención como fuente de calor para la generación de vapor industrial. Además, las bombas de calor de alta temperatura impulsadas por electricidad pueden proporcionar calor utilizando electricidad renovable o de la red al elevar el calor ambiental o residual al nivel de temperatura requerido. En este estudio, se consideran los colectores solares de Fresnel lineales y las bombas de calor de alta temperatura impulsadas por fotovoltaicos como fuentes de calor para la generación de vapor en procesos industriales. Se realizan análisis energéticos y económicos en los países europeos para evaluar y comparar sus rendimientos. Los resultados demuestran que, para un área disponible dada para el campo solar, los sistemas solares térmicos proporcionan un mayor rendimiento energético anual en los países del sur y a costos más bajos que las bombas de calor. Por otro lado, las bombas de calor impulsadas por fotovoltaicos proporcionan una mayor energía anual en condiciones de disminución de radiación solar (Europa central y del norte), aunque esto conlleva costos más altos que los sistemas solares térmicos. Un esquema híbrido que combina las dos tecnologías es la opción favorable en Europa central, permitiendo un equilibrio entre los costos y el rendimiento energético por unidad de área.
Descripción
El vapor se utiliza ampliamente en la industria como portador de calor para procesos térmicos y se genera principalmente mediante calderas de vapor a gas. La descarbonización de la demanda térmica industrial depende de la capacidad de las tecnologías limpias y renovables para proporcionar vapor a través de sistemas fiables y rentables. Las tecnologías solares térmicas concentradas están atrayendo atención como fuente de calor para la generación de vapor industrial. Además, las bombas de calor de alta temperatura impulsadas por electricidad pueden proporcionar calor utilizando electricidad renovable o de la red al elevar el calor ambiental o residual al nivel de temperatura requerido. En este estudio, se consideran los colectores solares de Fresnel lineales y las bombas de calor de alta temperatura impulsadas por fotovoltaicos como fuentes de calor para la generación de vapor en procesos industriales. Se realizan análisis energéticos y económicos en los países europeos para evaluar y comparar sus rendimientos. Los resultados demuestran que, para un área disponible dada para el campo solar, los sistemas solares térmicos proporcionan un mayor rendimiento energético anual en los países del sur y a costos más bajos que las bombas de calor. Por otro lado, las bombas de calor impulsadas por fotovoltaicos proporcionan una mayor energía anual en condiciones de disminución de radiación solar (Europa central y del norte), aunque esto conlleva costos más altos que los sistemas solares térmicos. Un esquema híbrido que combina las dos tecnologías es la opción favorable en Europa central, permitiendo un equilibrio entre los costos y el rendimiento energético por unidad de área.