Optimización Tecno-Económica del Ciclo Orgánico de Rankine Subcrítico Impulsado por Solar a Media Temperatura
Autores: Roumpedakis, Tryfon C.; Fostieris, Nikolaos; Braimakis, Konstantinos; Monokrousou, Evropi; Charalampidis, Antonios; Karellas, Sotirios
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Optimización Tecno-Económica del Ciclo Orgánico de Rankine Subcrítico Impulsado por Solar a Media Temperatura
Categoría
Energía
Subcategoría
Energía térmica
Palabras clave
Evaluación tecnoeconómica
Optimización mediante algoritmos genéticos
Ciclo Orgánico de Rankine solar
Colectores de plato parabólico
Colectores de canal
Fluidos de trabajo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
El presente trabajo se centra en la evaluación tecnoeconómica y la optimización mediante un algoritmo genético multiobjetivo de sistemas de ciclo Orgánico de Rankine (ORC) de pequeña escala (40 kW de entrada), impulsados por colectores parabólicos de dish (PDC) y de canal (PTC) de temperatura media a alta (hasta 210 grados C). Los ORC están diseñados para maximizar su eficiencia térmica nominal para varios fluidos de trabajo hidrocarburos naturales. Las variables de optimización son el área del campo solar y la capacidad del tanque de almacenamiento, con el objetivo de minimizar el costo nivelado de electricidad producida (LCoE) y maximizar la eficiencia de conversión solar anual. El LCoE más bajo (0.34 EUR/kWh) se obtuvo en Atenas para un área de campo solar alta y una capacidad de tanque de almacenamiento baja. Mientras tanto, las máximas eficiencias de conversión solar anual (10.5-11%) se obtuvieron en ciudades del norte (por ejemplo, Bruselas) en ubicaciones de campo solar más bajas. Si bien los PTC y PDC resultan en eficiencias similares, el uso de PTC es más rentable. Entre los fluidos de trabajo, el Ciclopentano y el Ciclohexano mostraron el mejor rendimiento, debido a sus altas temperaturas críticas. Notablemente, los sistemas podrían ser más rentables en tamaños de sistema más grandes, como lo indica la disminución del 6% en el LCoE del ORC solar en Atenas cuando la entrada de calor nominal se incrementó a 80 kW.
Descripción
El presente trabajo se centra en la evaluación tecnoeconómica y la optimización mediante un algoritmo genético multiobjetivo de sistemas de ciclo Orgánico de Rankine (ORC) de pequeña escala (40 kW de entrada), impulsados por colectores parabólicos de dish (PDC) y de canal (PTC) de temperatura media a alta (hasta 210 grados C). Los ORC están diseñados para maximizar su eficiencia térmica nominal para varios fluidos de trabajo hidrocarburos naturales. Las variables de optimización son el área del campo solar y la capacidad del tanque de almacenamiento, con el objetivo de minimizar el costo nivelado de electricidad producida (LCoE) y maximizar la eficiencia de conversión solar anual. El LCoE más bajo (0.34 EUR/kWh) se obtuvo en Atenas para un área de campo solar alta y una capacidad de tanque de almacenamiento baja. Mientras tanto, las máximas eficiencias de conversión solar anual (10.5-11%) se obtuvieron en ciudades del norte (por ejemplo, Bruselas) en ubicaciones de campo solar más bajas. Si bien los PTC y PDC resultan en eficiencias similares, el uso de PTC es más rentable. Entre los fluidos de trabajo, el Ciclopentano y el Ciclohexano mostraron el mejor rendimiento, debido a sus altas temperaturas críticas. Notablemente, los sistemas podrían ser más rentables en tamaños de sistema más grandes, como lo indica la disminución del 6% en el LCoE del ORC solar en Atenas cuando la entrada de calor nominal se incrementó a 80 kW.