Thermal energy storage capacity of some phase changing materials and lonic Liquids
En años recientes se han investigado diversos materiales convencionales y no convencionales por su capacidad de almacenar energía térmica. Estos dispositivos de almacenamiento de energía térmica (thermal energy storage devices, TESD) se seleccionan de acuerdo a propiedades físicas, químicas y económicas cruciales, las cuales incluyen punto de fusión, calor de fusión, densidad, capacidad calorífica, conductividad térmica, compatibilidad con el contenedor y costo de producción.En esta investigación se revisaron más de sesenta materiales de cambio de fase con respecto a su capacidad de almacenamiento de energía térmica, incluyendo líquidos orgánicos, inorgánicos, eutécticos e iónicos. Luego de un riguroso estudio de sus propiedades, se preparó una lista de nueve materiales de cambio de fase prometedores y apropiados para el almacenamiento de energía térmica.
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Análisis de un sistema de almacenamiento de energía térmica usando cloruro de magnesio hexahidratado
El almacenamiento de la energía solar en forma de calor latente es una alternativa para el óptimo aprovechamiento de este recurso. Estos sistemas usan materiales que cambian de fase conocidos como PCM (phase change material), los cuales deben tener las siguientes características: alto valor del calor latente, alta conductividad térmica, una temperatura de fusión práctica de operación, ser químicamente estables, fundir congruentemente con mínimo subenfriamiento, de bajo costo, no tóxicas y no corrosivas.El objetivo de este trabajo es analizar un sistema de almacenamiento de energía térmica mediante cambio de fase usando cloruro de magnesio hexahidratado (MgCl2.6H2O) evaluando diferentes características, tales como la influencia de las aletas y la temperatura de entrada del fluido de intercambio de calor (HTF) en la cantidad de material fundido; además, se estudió el modelo al considerar las fuerzas boyantes durante el proceso de fusión.
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Pareto based multi-objective optimization of solar thermal energy storage using genetic algorithms
En términos básicos, un proceso de optimización es definido como aquel que pretende encontrar un conjunto de valores para un vector de variables de diseño de tal forma que lleve a un valor óptimos de una función objetivo o de costo. Para el caso de sistemas de aprovechamiento de energía solar, la energía neta almacenada (Qnet) y el tiempo de descarga del material de cambio de fase (tPCM) en un sistema de energía solar son objetivos conflictivos importantes en su optimización simultánea.En esta investigación se emplearon algoritmos genéticos multi-objetivo para una optimización tipo Pareto de un sistema de energía solar utilizando algoritmos NSGA II modificados. Los objetivos en competencia fueron Qnet y tPCM y las variables de diseño algunos parámetros cinéticos de dicho sistema. Se muestra que se pueden descubrir algunas relaciones interesantes e importantes como principios de diseño óptimo útiles en el desempeño de un sistema de energía solar.
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Increase in solar thermal energy storage by using a hybrid energy storage system
En este documento se analizó un sistema híbrido para almacenar energía solar. Añadiendo un medio de almacenamiento de calor latente (latent hybrid system, LHS) a un calentador solar de agua comercial, se obtuvo la energía requerida para calentar una pequeña habitación y para preparar agua caliente. En otras palabras, el sistema de almacenamiento híbrido sugerido está compuesto por dos tanques: un tanque de agua como medio de almacenamiento de calor sensible (sensible heat storage, SHS) y un tanque de parafina como medio de almacenamiento de calor latente.Se empleó un programa computarizado para encontrar la programación óptima de tiempo para cargar de forma diaria los tanques de almacenamiento de acuerdo con las condiciones de radiación solar. Los resultados mostraron que el uso de cada sistema puede mejorar la capacidad de recolección de energía comparado con el tanque de almacenamiento individual de agua durante los meses fríos del año.
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Techniques for maximizing efficiency of solar energy harvesting systems
Este artículo examina cuestiones técnicas relacionadas con la recolección de energía solar. En primer lugar, se comparan técnicas de rastreo de punto de potencia máxima (maximum power point tracking, MPPT) en términos de modelo de celda solar, fuente de rastreo y estilo del controlador. Para la recolección de energía en conjunto con su almacenamiento, este documento contrasta las baterías y los capacitores y discute asuntos relacionados con la complejidad de la carga y la eficiencia de los circuitos.Se examinan técnicas para arranque en frío (cold booting) en términos de soluciones de hardware y software. Se toman principalmente fuentes fotovoltaicas a pequeña escala, aunque varias de las técnicas se aplican a otras fuentes. Se espera que el aumento de la eficiencia permita recolectores más compactos y de menor costo que posibiliten una operación más estable y duradera de los sistemas.
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Design considerations for solar energy harvesting wireless embedded systems
La recolección de energía ambiental, en particular la solar, ha surgido como una técnica viable para abastecer baterías. Sin embargo, el diseño de un sistema eficiente de recolección solar requiere de una profunda comprensión de varios factores. Por ejemplo, el suministro de energía solar es altamente variable con respecto al tiempo y no siempre es suficiente para cargar el sistema empotrado.Los componentes de recolección, como los páneles solares, y los componentes de almacenamiento, como las baterías o los ultracapacitores, tienen distintas características de voltaje-corriente que deben acoplarse entre sí así como los requerimientos energéticos del sistema para maximizar la eficiencia de la recolección. Este artículo describe asuntos claves que surgen del diseño de un sistema empotrado inalámbrico de recolección de energía solar y presenta el diseño, la implementación y el desempeño de Heliomote, un prototipo construido por los autores.
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Integrated solar energy harvesting and storage
La recolección de energía solar ha sido propuesta como alternativa para extender el tiempo de vida de las redes de sensores inalámbricas más allá de los límites impuestos por las baterías. Para reducir el costo y el volumen del sistema es deseable integrar la recolección y el almacenamiento de la energía con circuitos de procesamiento de datos. Los avances recientes en arquitecturas de sensores de procesamiento de señales de baja potencia han creado la oportunidad de usar fotodiodos CMOS similares a aquellos empleados en cámaras fotográficas para la recolección de energía solar.Este artículo describe un chip de prueba que incorpora un arreglo de fotodiodos y capacitores de almacenamiento desarrollados para explorar la máxima energía por unidad de área que puede recogerse de una fuente solar y almacenarse en un procesador CMOS estándar.
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Exergy efficient production, storage and distribution of solar energy
El trabajo presentado en este documento es una contribución a la investigación actual que busca desarrollar formas eficientes de utilizar la energía térmica en particular calor solar con el fin de reemplazar el consumo de recursos de alta calidad para propósitos de baja calidad. En términos más específicos, este documento estudia la efectividad del manejo de la exergía a través de las etapas de producción, almacenamiento y distribución de calor solar e investiga la integración de las nuevas tecnologías en un sistema de calentamiento eficiente de exergía a bajas temperaturas. La exergía es una medida de la calidad asociada con una fuente de energía particular o la cantidad de trabajo que puede recuperarse de un proceso reversible.Un segundo tópico principal es el almacenamiento a largo plazo de la energía térmica como calor latente en líquidos superenfriados. Las sustancias superenfriadas en equilibrio térmico con los alrededores experimentan pérdidas de calor posteriores y se puede recuperar el calor latente almacenado de manera ulterior. El documento proporciona una visión general de factores importantes para las aplicaciones potenciales del almacenamiento de calor en estas sustancias.
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Exergy efficient production, storage and distribution of solar energy
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Electrical impact of photovoltaic plant in distributed network
Este documento presenta el problema de la penetración de la energía de los sistemas fotovoltaicos en las redes urbanas. Luego de una descripción cualitativa de dicho problema, se analizaron dos ambientes distintos para los sistemas fotovoltaicos: redes rurales y urbanas. Con respecto a las primeras, se simuló una linea simple para evaluar la relación entre el número de sistemas fotovoltaicos instalados a lo largo de esta y la máxima potencia instalable. En la segunda parte de este artículo se examinan los posibles problemas surgidos de la penetración de la potencia relacionados con un sistema fotovoltaico agrupado.
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Photovoltaic systems interconnected onto secondary network distribution systems , success stories
Mientras que el número de sistemas fotovoltaicos interconectados a la red eléctrica ha aumentado significativamente en la década de 2000 en los Estados Unidos, solo recientemente se han instalado sistemas fotovoltaicos en grandes áreas metropolitanas enlazándose con los sistemas eléctricos de redes de distribución secundarios. Las compañías de servicios públicos (utilities) utilizan redes para distribuir la electricidad a los clientes en áreas donde existen grandes concentraciones de carga y donde se necesita una confiabilidad mayor que la de un sistema radial.Las redes utilizan alimentadores múltiples que sirven transformadores múltiples que, a su vez, sirven uno o varios consumidores. En contraste, los sistemas de distribución radial emplean alimentadores simples que sirven transformadores simples, cada uno siriviendo uno o varios consumidores. En este reporte se examinan seis estudios de caso de sistemas fotovoltaicos integrados a sistemas de redes secundarias.
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Photovoltaic systems interconnected onto secondary network distribution systems , success stories