Vamos a tener en cuenta entonces el balance de energía a partir de que la energia sale del sol.
342 W/m2 (radiación incidente) – 77 W/m2 (radiación reflejada por la atmósfera) – 67 W/m2 (radiación absorbida por la atmósfera) – 30 W/m2 (radiación reflejada por la superficie terrestre) – 168 W/m2 (radiación absorbida por la superficie terrestre) = 0
Otras unidades
1.353 W/m2
428 Btu/pies2 h
4,871 kJ/m2 h
La mayor parte de la energía que llega a nuestro planeta procede del Sol. El Sol emite energía en forma de radiación electromagnética. Estas radiaciones se distinguen por sus diferentes longitudes de onda. Algunas, como las ondas de radio, llegan a tener longitudes de onda de kilómetros, mientras que las más energéticas, como los rayos X o las radiaciones gamma tienen longitudes de onda de milésimas de nanómetro.
La energía que llega al exterior de la atmósfera lo hace en una cantidad fija, llamada constante solar. Esta energía es una mezcla de radiaciones de longitudes de onda entre 200 y 4000 nm, que se distingue entre radiación ultravioleta, luz visible y radiación infrarroja.
partiremos de la insolacion atenuada expresada en kilolangleys que equivale a 1000 langleys.
tomaremos este valor 320,9 kLy por año aproximadamente en la linea del ecuador puede ascender a 467,791 kLy/año.
Constante solar
1,94 cal/cm2 min de esta cantidad podemos decir
que aproximadamente la superficie terrestre
absorbe el 50%
es decir 0,97 aprox. 1 cal/cm2*minuto.
en teoria encontramos que a la superficie terrestre
llegan aprox. 0,02314 kwh/m2*min
Nuestros calculos tienen en cuenta la altitud con
respecto a las amplitudes de onda que impactan a
distintas altitudes, ubicacion con respecto al H.S 0º
linea del ecuador.
en teoria aproximandamente a la terraza del predio llegan
0,619 C/cm2 *min
a partir de que 1 Kwh/m2 = 860cal/m2
decimos que aproximadamente nos llegan 0,023 Kwh/m2*min
para una produccion que supla 1500 Kwh de consumo mensual, debera ser:
partiendo del hecho, que necesitamos aprox 0,0347 Kwh de produccion cada minuto.
despejo el área de recolección es 0,669 m2 = pi* r2
tenemos que el radio de la circunferencia aproximadamente debe de ser de 0,46 m.
para esta medida el ancho de la imagen de foco es de 3,03. que es donde va el receptor.
teniendo el cuenta que la eficiencia de concentrador es del 92,5% con 1 m2 de area activa.
y que puede concentrar el calor en su foco...
tenemos que llegan del sol 906 w/m2 aprox. en un dia soleado
de los cuales el concentrador toma 44,4 kwh.
MODELACIÓN SISTEMA ENERGÍA A PARTIR DE TERMOSOLAR STIRLING
Si se aumenta la irradiancia aumenta considerablemente la temperatura de la superficie, y el absorbedor deberá nivelarlo, pero asu vez incrementa el sistema su capacidad y eficiencia.
Se puede observar tambien que la temeratura disminuye cuando el motor acelera a mas revoluciones por unidad de tiempo.
http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S1405-77432012000100005&script=sci_arttext
aqui podemos observar que a mayor revoluciones el calor se absorbe mas eficientemente.
Aproximadamente el 30% de la energia que llega al concentrador no se transmite al motor stirling..
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Medición de la energía solar recibida. La medición exacta de la energía solar incidente es crucial. Para ello se utilizan dos piranómetros que miden las componentes horizontales global y difusa, y un pirheliómetro que mide la irradiación normal directa. La desviación de la medida puede ser de un 3’5% para los piranómetros y de un 1’5% para el pirheliómetro.
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Sistema de medición del flujo incidente.
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Para medir con precisión el calor evacuado por el sistema de refrigeración, se calcula la variación de entalpía del refrigerante, o lo que es lo mismo, la variación de entalpía entre el agua de entrada y salida.
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También se mide el flujo másico de agua.
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Sistema de medición eléctrico.
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Las mediciones de la energía eléctrica de salida del generador y el consumo de los componentes individuales se realizaron utilizando equipos comunes de medición eléctrica. La eficiencia específica del generador es del 92’5%.
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Medición de la distribución de flujo.
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Las mediciones del flujo incidente fueron realizadas en planos perpendiculares al eje óptico.
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Todos los valores fueron normalizados para una irradiación normal directa de 1000 W/m2 y para un 94% de reflexión del espejo.
En la siguiente imágen podemos observar el rendimiento global del sistema y del motor, con base a la planta de Sevilla, España
Ahora, podemos observar la energía que llega al Sol en W/m^2 y a partir de ello la potencia neta de todo el sistema, su rendimiento total y el rendimiento del motor de Stirling: