Post on 30-Apr-2020
MEMORIAS DEL XXIII CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 20 al 22 DE SEPTIEMBRE DE 2017 CUERNAVACA, MORELOS, MÉXICO
Tema A4 Termofluidos: (Energía Solar)
Análisis energético y exergético para un sistema hibrido fotovoltaico térmico
Vicente Flores, Jorge Bedolla, Marcos Bedolla
Instituto Tecnológico de Apizaco, Av. Instituto Tecnológico S/N, Apizaco 90300, Mexico
*Vicente Flores, correo electronico :f117u2@yahoo.com
R E S U M E N
La energía que absorbe un módulo fotovoltaico se representa como energía térmica y eléctrica. La energía térmica se
manifiesta como calentamiento de la placa, por arriba de la temperatura ambiente y de la temperatura estándar de
operación del módulo. Se presentan los resultados de una investigación realizada a un sistema hibrido fotovoltaico
térmico, con el propósito de evaluar el desempeño térmico, eléctrico y exergético. El diseño hibrido se obtiene a partir de
un módulo fotovoltaico con acoplamiento de un recuperador de calor tipo canal. Se obtienen valores de eficiencia térmica
que van de 12% a 63%. La eficiencia eléctrica varia 4.5% al pasar de flujo natural ha forzado y no se muestra influencia
significativa de la temperatura de operación, la eficiencia exergética depende del coeficiente de Carnot y este crece
conforme la temperatura de salida del fluido crece, por lo que con flujo natural la eficiencia exergética es máxima.
Palabras Clave: sistema hibrido solar, Análisis energético, exergético.
A B S T R A C T
The energy absorbed by a photovoltaic module is represented as electric and thermal energy. Thermal energy is manifested
as heating of the module, above the ambient temperature and the standard operating temperature. In this work the results
of an experimental investigation of a photovoltaic thermal hybrid system are presented, with the purpose of evaluating the
thermal, electrical and exergetic performance. The hybrid design is obtained from a photovoltaic module to which a heat
exchanger is coupled on the rear surface consisting of a finned channel. Thermal efficiency values ranging from 12% to
63% are obtained and these depend on the mass flow rate, as well as the overall efficiency. The electric efficiency varies
4.5% when passing from natural to forced flow and does not show significant influence of the operating temperature, the
value of the exergetic efficiency depends on the Carnot coefficient and this of the maximum temperature of the fluid, with
natural flow the exergetic efficiency is maximum.
Keywords: Hybrid solar system, energy, exergy analyses.
1. Introducción
La tecnología solar fotovoltaica térmica (FVT) es capaz de
producir electricidad y calor al mismo tiempo con un mejor
desempeño global en comparación con las dos tecnologías de
forma separada [1], por lo que esta nueva tecnología presenta
atractivas ventajas en su aplicación, en sectores como el
doméstico y agrícola. El sistema hibrido solar Fotovoltaico
Térmico que simultáneamente producen electricidad y calor,
actualmente es considerado el equipo solar más efectivo [2]. En
este contexto, se han diseñado diferentes configuraciones de
sistemas térmicos para ser acoplados a módulos
fotovoltaicos creando sistemas híbridos [3, 4, 5] siendo el
objetivo principal aumentar la eficiencia eléctrica del
módulo a través de su enfriamiento, acercando la
temperatura de operación real a la temperatura de diseño
(298.15 K). [6], ellos estudian de forma experimental el
enfriamiento de módulos fotovoltaicos empleando un canal
de aire, donde se hace notar la influencia del espacio de aire
creado entre el canal y la superficie del módulo, de la
relación de aspecto del canal y de la ventilación forzada.
Para aumentar la eficiencia en la remoción de calor, se han
empleado sistemas que operan a base de agua o aire como
fluido de transferencia de calor, sistemas con obstáculos o
aletas en convección natural y forzada y sistemas con uno o
doble paso del fluido a través de la placa del módulo
ISSN 2448-5551 TF 193 Derechos Reservados © 2017, SOMIM
MEMORIAS DEL XXIII CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 20 al 22 DE SEPTIEMBRE DE 2017 CUERNAVACA, MORELOS, MÉXICO
fotovoltaico para aumentar la ganancia de calor. En este
contexto una conclusión del trabajo de [3], es que en climas
fríos con temperatura ambiente cercana a 20°C no se tienen
resultados favorables de enfriamiento en el módulo y por lo
tanto ninguna mejoría en el desempeño eléctrico del mismo,
cuando se emplea aire como fluido de transferencia de calor.
De lo anterior, uno de los objetivos por el que se desarrollan
sistemas híbridos no se justifica, proponiéndose sistemas de
cogeneración para disponer además de la energía eléctrica,
energía térmica. Sin embargo, la mayor dificultad en este
contexto reside en el acoplamiento del sistema térmico o
mecanismo de remoción de calor empleado para retirar
energía del módulo, ya que en todos los casos se protege a
la placa del módulo de un posible daño físico, lo cual reduce
la capacidad de remoción de calor desde el modulo hacia el
fluido de trabajo. [7] hace un estudio comparativo del
comportamiento térmico, hidráulico y eléctrico de cuatro
configuraciones diferentes de canales como calentadores de
aire, acoplados a un panel fotovoltaico, siendo el flujo de
aire y su trayectoria a través del módulo lo que crea mayor
efecto en el comportamiento del sistema. Casos de estudio a
sistemas híbridos que caracterizan su comportamiento es
como el que presenta [8], sobre el manejo y monitoreo de un
sistema de cogeneración FVT y resalta las diferencias contra
sistemas individuales fotovoltaico y fototérmico en la que
muestra la importancia de monitorear el máximo de
variables en este tipo de sistemas, en las que deberán
incluirse parámetros térmicos y eléctricos y donde uno de
los parámetros fundamentales y que requieren mejorar su
medición es la temperatura de la celda solar, parámetro de la
que depende el desempeño global de un sistema hibrido
fotovoltaico térmico.
Por lo anterior, en este trabajo se presentan los resultados
de un estudio energético y exergético de un sistema hibrido
con base en la temperatura de operación y en la variación del
flujo másico, diseñado para cumplir con dos propósitos,
reducir el calentamiento del módulo fotovoltaico para
mejorar su desempeño eléctrico y generar energía térmica
mediante un recuperador de calor y la circulación de aire,
con esto el sistema simultáneamente genera energía eléctrica
y energía térmica. Los sistemas FVT aire tienen mayor
ventaja en su aplicación y operación en el modo termosifón
que los FVT agua, en principio porque la tecnología de
ventilación es más sencilla y en segundo porque la densidad
del aire es muy baja y la circulación del fluido ocurre a
menor gradiente térmico que en el caso del agua.
2. Marco teórico
2.1. Balance de energía para el Modulo Fotovoltaico
El balance de energía para un módulo fotovoltaico se
expresa como la energía solar absorbida por el módulo igual
a la pérdida de energía térmica que se transfiere desde la
superficie frontal, más la energía térmica que se transfiere
desde la superficie posterior del módulo al ambiente, más la
energía eléctrica, lo anterior en forma de ecuación se expresa
como [9]:
𝛼𝑐𝛽𝑚𝐺𝐴𝑚 = 𝑈𝑠𝑎(𝑇𝑐 − 𝑇𝑎)𝐴𝑚 + 𝑈𝑝𝑎(𝑇𝑠𝑝 − 𝑇𝑎)𝐴𝑚 +𝛽𝑚𝜂𝑐𝐼𝑡𝐴𝑚 (1)
Donde:
αc: absortividad de la celda
βm:factor de empaquetamiento del modulo
G: irradiancia solar
Am: superficie del módulo fotovoltaico
Usa: coeficiente global de transferencia de calor, desde la
superficie frontal del módulo al ambiente
Upa: coeficiente global de transferencia de calor, desde la
superficie posterior del módulo al ambiente
Tc: temperatura de operación de la celda
Ta: temperatura ambiente
𝜂c : eficiencia de la celda.
Tsp: temperatura de la superficie posterior de la celda
La eficiencia de la celda en función de la temperatura de
operación se escribe como [9]:
𝜂𝑐 = 𝜂𝑜(1 − 𝛽𝑜(𝑇𝑐 − 𝑇𝑜)) (2)
𝜂o: eficiencia estándar en condiciones estándar
βo: factor de eficiencia dependiente de la temperatura
To: temperatura de la celda a la cual se tiene la eficiencia
optima
Tc: temperatura de operación de la celda
𝜂c: eficiencia de la celda
La potencia eléctrica generada por el módulo fotovoltaico
depende de las condiciones de operación tales como: la
temperatura del módulo fotovoltaico y la intensidad de la
irradiancia solar. En términos de estos parámetros y
condiciones de referencia, la potencia y la eficiencia
eléctrica se escriben como sigue [10]:
𝑃𝑒𝑙 = 𝑉𝑟𝐼𝑟 [1 − 𝛽𝑜(𝑇𝑐 − 𝑇𝑟) + 𝛿𝑙𝑛 (𝐺
𝐺𝑟𝑒𝑓)]
(3)
𝜂𝑒𝑙 = 𝜂𝑟 [1 − 𝛽𝑜(𝑇𝑐 − 𝑇𝑟) + 𝛿𝑙𝑛 (𝐺
𝐺𝑟)] (4)
Donde βo y δ son el coeficiente de temperatura para la
generación de energía eléctrica y el coeficiente de
irradiación solar respectivamente, Vr (30 Volts) e Ir (8.3
Amperes) voltaje y corriente de referencia respectivamente
para el módulo en estudio. Los parámetros anteriores en
condiciones de referencia para el modulo fotovoltaico usado
en este estudio son los siguientes, [11].
Eficiencia eléctrica de referencia 𝜂r = 15%
Temperatura de referencia del módulo Tr = 298.15 K
Irradiancia solar de referencia Gr = 1000 W/m2
Coeficiente de temperatura, βo = 0.0045
ISSN 2448-5551 TF 194 Derechos Reservados © 2017, SOMIM
MEMORIAS DEL XXIII CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 20 al 22 DE SEPTIEMBRE DE 2017 CUERNAVACA, MORELOS, MÉXICO
Coeficiente de irradiación solar, δ = 0.052
2.2. Balance de energía para el Sistema térmico
La energía absorbida por el módulo y que no se transforma
en energía eléctrica se, transforma en energía calorífica,
mediante la cual opera el sistema térmico. Se expresa la
energía transferida por la superficie posterior del módulo o
la energía absorbida por el sistema térmico igual a la energía
que se transfiere desde la base y paredes laterales del sistema
térmico al ambiente, más la energía absorbida por el fluido.
𝑈𝑝𝑎(𝑇𝑠𝑝 − 𝑇𝑎𝑙)𝐴𝑚 = 𝑈𝑏𝑙(𝑇𝑐𝑛 − 𝑇𝑎)𝐴𝑐𝑛 + �̇�𝑐𝑝(𝑇𝑠 − 𝑇𝑒𝑛) (5)
Donde:
Tcn: temperatura del canal
Tal : temperatura de los alrededores
Acn: área de la superficie del canal
Ts : temperatura del fluido en la salida.
Ten: temperatura del fluido en la entrada
Uw: coeficiente global de transferencia de calor, desde la
base y las paredes del sistema térmico al ambiente
El calor que la superficie posterior del módulo fotovoltaico
entrega al aire, se evalúa como
Por radiación: 𝑞𝑟 = 휀𝑓𝜎𝐴𝑟(𝑇𝑝𝑣−𝑟4 − 𝑇𝑎𝑖𝑟
4 ) (6)
Por convección: 𝑞𝑐𝑜𝑛𝑣 = ℎ𝐴𝑟(𝑇𝑝𝑣−𝑟 − 𝑇𝑎𝑖𝑟) (7)
Donde:
ε: emisividad de la superficie
ƒ: factor geométrico
σ: constante de Stephan Boltzmann
Ar : área de la superficie posterior
Tsp: temperatura de la superficie posterior
Tair: temperatura del aire
h: coeficiente de transferencia de calor por convección
La relación entre la energía útil entregada y la energía solar
incidente, de acuerdo a la primera ley de la termodinámica,
es:
𝜂𝑡 =𝑄𝑢
𝐴𝑚 𝐺 (8)
La energía útil puede obtenerse a partir de la siguiente
ecuación, [13].
𝑄𝑢 = 𝐴𝑐𝐹𝑅[𝐺(𝜏𝛼) − 𝑈𝐿(𝑇𝑒𝑛 − 𝑇𝑎)] (9)
O también
𝑄𝑢 = �̇�𝑐𝑝(𝑇𝑠 − 𝑇𝑒𝑛) (10)
La eficiencia térmica del sistema FVT, se obtiene como
sigue:
𝜂𝑡 =�̇�𝑐𝑝(𝑇𝑠−𝑇𝑒𝑛)
𝐺𝐴𝑚 (11)
Y se evalúa como una función de la relación ΔT/G,
Donde:
ΔT = Ten - Ta
Ta : temperatura ambiente
cp : calor específico del fluido de trabajo
Qu: Calor útil
FR : factor de remoción de calor
ṁ: flujo másico
Puesto que la energía eléctrica es más valorable que la
energía térmica, la calidad diferente de la energía térmica y
eléctrica deben tomarse en consideración para evaluar la
eficiencia global del sistema hibrido [9]. Por lo que la
energía neta entregada por el sistema hibrido se evalúa
convirtiendo la energía eléctrica de salida en su equivalente
en energía térmica más la energía térmica de salida del
sistema. Mientras que la exergía neta se calcula convirtiendo
la energía térmica en su equivalente en energía eléctrica,
usando el principio de Carnot, más la energía eléctrica del
sistema [9].
𝜂𝐹𝑉𝑇 = (𝜂𝑒𝑙
𝜂𝑝𝑜𝑡)
𝐹𝑉𝑇
+ 𝜂𝑡 (12)
Mientras que la eficiencia exergética se calcula como
sigue:
𝜂𝐹𝑉𝑇𝑒𝑥 = 𝜂𝑒𝑙 + 𝐶𝐹. 𝜂𝑝𝑜𝑡 (13)
Donde:
ηpot : la eficiencia de generación de potencia eléctrica para
una planta convencional = 0.38 [9]
CF: el coeficiente de Carnot, ec. (14) [9].
𝐶𝐹 = 1 −𝑇𝑎−𝑠𝑡𝑝
𝑇𝑜 (14)
Tr =Ta-stp= 298.15 K
Finalmente la eficiencia global del sistema se obtiene como
sigue:
𝜂𝑔𝑙 = 𝜂𝑒𝑙 + 𝐶𝐹𝜂𝑡 (15)
3. Sistema híbrido experimental
El sistema hibrido experimental consiste de un módulo
fotovoltaico de silicio policristalino de 250 W con
dimensiones de 0.96 m de ancho por 1.60 de longitud, figura
1a, en el módulos se acopla por la parte posterior el sistema
térmico de recuperación de calor, que consiste de un canal
de sección transversal variable y aletas rectangulares, ver
ISSN 2448-5551 TF 195 Derechos Reservados © 2017, SOMIM
MEMORIAS DEL XXIII CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 20 al 22 DE SEPTIEMBRE DE 2017 CUERNAVACA, MORELOS, MÉXICO
figura 1b. La longitud del canal es de 1.665m, 0.99 de ancho
y la profundidad varia de 0.125m en la entrada del flujo de
aire a 0.046m en la salida del flujo, el número de aletas es
de 189, distribuidas uniformemente a lo ancho y largo del
canal adoptando una configuración alternada con base en la
dirección del flujo de aire. Las dimensiones de las aletas son
de 0.045m de ancho y su altura varia a la vez que la sección
transversal del canal cambia con el propósito de hacer
contacto con la superficie posterior del módulo fotovoltaico,
así como generar un patrón de flujo que provoque de forma
efectiva la remoción de calor desde la superficie posterior
del módulo fotovoltaico. Adicionalmente se instala una
chimenea con el propósito de generar el tiro natural a través
de él y con la posibilidad de colocar un extractor de aire que
induzca a un flujo forzado.
a)
b)
Figura 1.-a).-Sistema fotovoltaico experimental y b).- canal para flujo de
aire de sección variable con aletas
El sistema de canal de recuperación de calor incluyendo las
aletas, se construye con lámina galvanizada zintro, para
evitar problemas de degradación por la presencia de aire
húmedo. Para evaluar el desempeño del sistema térmico y
eléctrico se experimentó en los periodos donde las
cantidades de irradiancia solar y temperatura ambiente son
máximas y mínimas, mayo y enero respectivamente. Se
registraron las variables de temperatura del aire en la salida
del canal, temperatura en la placa del módulo en la parte
inferior y superior, voltaje, corriente y las variables
climáticas de temperatura ambiente, velocidad del viento e
irradiancia solar. El tiempo de pruebas fue de 4 horas y el
registro de las variables cada 10 minutos a través de un
sistema de adquisición de datos. El sistema se instaló con
orientación norte-sur, e inclinación de 19° con respecto a la
horizontal, equivalente a la latitud del el sitio de pruebas.
4. Resultados y análisis
Se experimentó el sistema con velocidades de flujo que van
desde la que se genera de forma natural por las
características de diseño del sistema 0.8 m/s hasta la
velocidad que provoca la mínima temperatura de operación
del módulo 5.5 m/s y 37°C respectivamente. El efecto de la
variación de la velocidad del fluido y en consecuencia el
flujo másico en el comportamiento del sistema hibrido se
presenta a continuación. La figura 2 y 3 representan la
distribución de temperatura en la superficie del módulo; la
figura 2 corresponde a cuando el flujo es natural, en la que
se observa que el comportamiento de la temperatura es
influenciado por los niveles de irradiancia, comienza con
temperatura baja, al aumentar la irradiancia solar, también
aumenta la temperatura, posteriormente ambos descienden,
en este caso; el flujo de aire que provoca el retiro de calor en
el módulo tiene poco efecto. Cuando la remoción de calor es
forzada y se tiene un control del flujo másico, este crea
mayor efecto en la temperatura del módulo que la irradiancia
solar. Se comienza con temperatura alta y una vez interactúa
el flujo de aire provocando el enfriamiento de la placa su
temperatura desciende, mientras que la irradiancia solar se
mantiene con valores altos, ver figura 3.
Figura 2.- Distribución y comportamiento de las temperaturas en la
superficie del módulo, con flujo natural.
01002003004005006007008009001000
10
20
30
40
50
60
70
80
11
:00
11
:20
11
:40
12
:00
12
:20
12
:40
13
:00
13
:20
13
:40
14
:00
14
:20
14
:40
Irra
dia
nci
a So
lar
[W/m
2]
Tem
per
atu
ra [
°C]
Hora del día
T1 T2 T3 T4 T5 Ta G
ISSN 2448-5551 TF 196 Derechos Reservados © 2017, SOMIM
MEMORIAS DEL XXIII CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 20 al 22 DE SEPTIEMBRE DE 2017 CUERNAVACA, MORELOS, MÉXICO
Figura 3.- Distribución y comportamiento de las temperaturas en la
superficie del módulo, con flujo forzado
Para evaluar el desempeño del sistema hibrido se
experimentó con tres diferentes flujos másicos, el primero se
generó de forma natural y corresponde a un valor de 0.00924
kg/s, los siguientes fueron forzados de 0.043 kg/s y 0.0624
kg/s respectivamente. El desempeño del sistema tiene una
influencia significativa por el valor del flujo másico como
se observa en la figura 4, donde los gradientes de
temperatura decrecen con el aumento del flujo y viceversa,
también se observa en la figura que cuando el flujo no es
controlado, el gradiente de temperatura es más inestable y se
estabiliza al aumentar el flujo másico y con niveles de
irradiancia mayor, lo cual ocurre a la velocidad de 5.5 m/s
equivalente al flujo másico de 0.0624 kg/s, e irradiancia
solar entre 730 W/m2 y 870 W/m2. Entonces, el efecto de la
variación de flujo también se refleja en los parámetros donde
involucra cantidades térmicas, como la eficiencia térmica,
eficiencia global y eficiencia exergética, como se puede
observar en la figura 5, donde se grafican las eficiencias
térmicas para flujo natural y forzado. Al aumentar el flujo
másico de 0.00924 kg/s (flujo natural) a 0.0462 kg/s (flujo
forzado), la eficiencia térmica pasa de 18% a 34.8%, en este
caso la eficiencia eléctrica también tiene modificaciones, al
pasar de 12.8% a 13.4%, de aquí que la eficiencia global
cambia de 50% a 70%, y la eficiencia exergética disminuye
de 32.8% a 25.6%, como se observa en las figuras 6,7 y 8,
generadas para cada flujo másico de trabajo. En flujo
forzado de 0.0462 kg/s a 0.0624 kg/s la eficiencia térmica
pasa de 34.8% a 50.4% mientras que la eficiencia eléctrica
se mantiene sin cambios, se logra la más alta eficiencia
global en promedio de 89% y la eficiencia exergética tiene
pocos cambios, aun así disminuye por el aumento de la
velocidad de flujo, de 25.6% a 24.3%. La disminución de las
cantidades de la eficiencia exergética al pasar de flujo
natural a forzado se origina por que la eficiencia exergética
como lo establece la ecuación (14), está en función del
coeficiente de Carnot y este a su vez de la temperatura del
fluido en la salida del sistema hibrido, a mayor temperatura
del fluido en la salida mayor coeficiente de Carnot y mayor
eficiencia exergética. Como se observa en la figura 4, los
mayores gradientes de temperatura, es decir mayor
temperatura del fluido, se obtienen con flujo natural, por ello
la exergía es mayor.
Figura 4.- Gradiente térmico del fluido, entre la entrada y la salida del
sistema hibrido
Figura 5.- Eficiencia térmica instantánea del sistema hibrido
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
10
20
30
40
50
60
70
801
1:0
0
11
:20
11
:40
12
:00
12
:20
12
:40
13
:00
13
:20
13
:40
14
:00
14
:20
14
:40
Irra
dia
nci
a So
lar
[W/m
2]
Tem
per
atu
ra [
°C]
Hora del día
T1 T2 T3 T4 T5 Ta G
0
5
10
15
20
25
30
400 500 600 700 800 900 1000
∆T
[°C
]
G [W/m2]
m =0.0624 kg/s m=0.0462 kg/s m=0.00924 kg/s
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12
Efic
ien
cia
térm
ica
(To-Ti)/G
Convección Forzada 1 "Convección natural"
Convección Forzada 2
ṁ = 0.00924 kg/s
ṁ = 0.0462 kg/s
ṁ = 0.0624 kg/s
ISSN 2448-5551 TF 197 Derechos Reservados © 2017, SOMIM
MEMORIAS DEL XXIII CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 20 al 22 DE SEPTIEMBRE DE 2017 CUERNAVACA, MORELOS, MÉXICO
Figura 6.- Desempeño energético y exergértico del sistema hibrido con ṁ
= 0.00924 kg/s
Figura 7.- Desempeño energético y exergértico del sistema hibrido con ṁ
= 0.0462 kg/s
Figura 8.- Desempeño energético y exergértico del sistema hibrido con ṁ
= 0.0624 kg/s
5. Conclusiones
En este trabajo se experimentó con un sistema hibrido
fotovoltaico térmico para evaluar su desempeño energético
y exergético. Los resultados han mostrado que el incremento
del flujo másico incrementa la eficiencia térmica, la global
de forma significativa, la eléctrica en un grado menor y
desciende la eficiencia exergética.
Se generó energía térmica con eficiencia en el rango de 42%
al 63% forzando la transferencia de calor con flujo másico
de 0.0462 kg/s y 0.0624 kg/s respectivamente, con flujo
natural las eficiencias son de alrededor del 12%, sin
sacrificar la eficiencia eléctrica del panel, esto se comprobó
al experimentar de forma simultánea con un módulo
fotovoltaico estándar. La reducción de temperatura del panel
por medio de la remoción de calor, mediante el flujo de aire
a través del canal fue de 12°C, logrado con velocidades de
flujo igual o mayor a 5.5 m/s; considerando que la
temperatura en la placa del módulo estándar es de entre 55°C
y 60°C. A pesar de la reducción en la temperatura del
módulo fotovoltaico no se mostró aumento significativo en
su eficiencia eléctrica. La eficiencia eléctrica en convección
forzada con respecto a cuándo opera en convección natural
aumenta el 4.5%, mientras que la eficiencia térmica es 65%
mayor en convección forzada con respecto a la natural. En
el caso de las eficiencias exergéticas, cuando el sistema
opera con flujo forzado estas oscilan entre 0.28% y 0.3% y
cuando el sistema opera en convección natural la eficiencia
exergética asciende hasta 0.52%. Finalmente, un sistema
hibrido solar proporciona simultáneamente electricidad y
calor alcanzando altos valores de conversión de la
irradiación solar absorbida, que el que podría lograse con un
sistema fotovoltaico estándar.
Agradecimientos
Al Tecnológico Nacional de México por el financiamiento
al proyecto “Estudio teórico experimental de técnicas de
enfriamiento en paneles fotovoltaicos para operar en niveles
de máxima eficiencia” Clave: 5704. 16-P. Los resultados se
publican en este trabajo.
REFERENCIAS
[1] Niccolò Aste, Claudio Del Piero, Fabrizio Leonforte, Massimiliano Manfren. Performance monitoring and modeling of an uncovered photovoltaic-thermal (PVT) wáter collector, Solar Energy 135, pp. 551-568. (2016).
[2] Khelifa, K. Touafek, H. Ben Moussa, I. Tabet. Modeling and detailed study of hybrid photovoltaic thermal (PV/T) solar collector. Solar Energy 135, pp. 169-176 (2016).
[3] S.A. Kalogirou, Y. Tripanagnostopoulos. Hybrid PV/T solar systems for domestic hot wáter and electricity producction, Energy Conversion and Management 47, pp. 3368-3382. (2006).
[4] S. Tiwari, G.N. Tiwari, I.M. Al-Helal. Performance Analysis of photovoltaic-thermal (PVT) mixed mode
00.10.20.30.40.50.60.70.8
10
:40
11
:00
11
:20
11
:40
12
:00
12
:20
12
:40
13
:00
13
:20
13
:40
14
:00
14
:20
14
:40
Efic
ien
cia
Hora del día
Efic-Elec Efic-Ter
Efic-Glob Efic-Exer
0
0.2
0.4
0.6
0.8
11
:40
12
:00
12
:20
12
:40
13
:00
13
:20
13
:40
14
:00
14
:20
14
:40
15
:00
Efic
ien
cia
Hora del día
Efic-Ter Efic-Elec
Efic-Glob Efic-Exer
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
10
:40
11
:00
11
:20
11
:40
12
:00
12
:20
12
:40
13
:00
13
:20
Efic
ien
cia
Hora del día
Efi-Elec Efic-Ter Efic-Glob Efic-Exer
ISSN 2448-5551 TF 198 Derechos Reservados © 2017, SOMIM
MEMORIAS DEL XXIII CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 20 al 22 DE SEPTIEMBRE DE 2017 CUERNAVACA, MORELOS, MÉXICO
greenhouse solar dryer. Solar Energy 133, pp. 421-428. (2016).
[5] C.S. Rajoria, S. Agrawal, S. Chandra, G. N. Tiwari, D.S. Chauhan. A novel investigation of building integrated photovoltaic thermal (BiPVT) system: A comparative study. Solar Energy 131, pp. 107-118. (2016).
[6] A.S. Kaiser, B. Zamora, R. Mazón, J.R. García, F.Vera. Experimental study of cooling BIPV modules by forced convection in the air channel. Applied Energy 135, pp. 88-97, (2014).
[7] A. H. Adel. Comparative study of the performances of four photovoltaic/thermal solar air collectors, Energy Conversion & Management 41 pp. 861-881 (2000).
[8] G.M. Tina, A.D. Grasso, A. Gagliano. Monitoring of solar cogenerative PVT power plants: Overview and a practical example. Sustainable Energy Technologies and Assessments 10 pp. 90–101 (2015).
[9] B. J. Huang, T. H. Lin, W. C. Hung and F. S. Sun. Performance evaluation of solar photovoltaic/thermal systems. Solar Energy Vol. 70, No. 5, pp. 443–448, (2001).
[10] E. Skoplaki, J.A. Palyvos. On the temperature dependence of photovoltaic module electrical performance: A review of efficiency/power correlations. Solar Energy 83, pp. 614–624 (2009).
[11] E. S. Mohamed, A. Madjid, K. Ildikó, B. S. Bahria, H. Abderrahmane, B.C. Wafa. A detailed thermal-electrical model of three photovoltaic/thermal (PV/T) hybrid air collectors and photovoltaic (PV) module: Comparative study under Algiers climatic conditions. Energy Conversion and Management 133, pp. 458 -476 (2017).
[12] M. Rosa-Clot, P. Rosa-Clot, G.M. Tina. TESPI: Thermal Electric Solar Panel Integration. Solar Energy 85, pp. 2433–2442. (2011).
[13] T.T. Chow. A review on photovoltaic/thermal hybrid solar technology Applied Energy 87, pp. 365–379 (2010)
ISSN 2448-5551 TF 199 Derechos Reservados © 2017, SOMIM