Integración de sistemas calor y potencia operados con energía solar

Abstract

En este trabajo se analiza la integración energética de un sistema de calor y un sistema de potencia, ambos operados con energía solar. En el primer sistema, el suministro de las toneladas de refrigeración se realizó mediante un sistema de refrigeración por absorción cuyo par de trabajo fue la solución H2O-LiBr. En el segundo sistema, el suministro de potencia fue obtenido mediante un ciclo orgánico de Rankine. La fuente de energía primaria en ambos sistemas se obtiene a través de una red de captadores solares de placa plana que operan de forma independiente en cada sistema. En los escenarios propuestos del caso de estudio, se realizó la evaluación termo económica para determinar los costos de refrigeración y potencia asociados con la utilización de dicha fuente renovable y estos costos a su vez, fueron comparados con los costos asociados con el suministro de energía producidas de modo convencional. Se pudo determinar en el ciclo de refrigeración por absorción solar que la concentración de la solución tiene un mayor impacto en el desempeño del ciclo comparado con la temperatura de operación del evaporador, alcanzando un COP de 0.8802. El costo de la energía del sistema de refrigeración para abastecer la totalidad de la carga de refrigeración fue de 0.0358 USD/kWh, con una inversión de 20,434,402 USD en la instalación termosolar y un tiempo de recuperación de la inversión de 25 años. El costo anual obtenido para suministrar la carga térmica con el sistema convencional es de 818,108 USD vs el costo anual del sistema renovable 1,330,942 USD. Este valor representa el 61.46 % del costo de enfriamiento de la fuente renovable (refrigeración por absorción utilizando energía solar). El costo anual del ciclo orgánico de Rankine solar se estimó en 4,102,072 USD frente al sistema fósil que es de 2,232,800 USD. El costo anual de generación de potencia presentó un cambio significativo, ya que el valor del último escenario es 95.47% mayor que el escenario anterior.