Modeling and Hourly Time-Scale Characterization of the Main Energy Parameters of Parabolic-Trough Solar Thermal Power Plants Using a Simplified Quasi-Dynamic Model

Modelado y Caracterización Temporal Horaria de los Principales Parámetros Energéticos de Centrales Termosolares Cilindroparabólicas Utilizando un Modelo Cuasi-Dinámico Simplificado

dc.contributorijariaso@academicos.uta.cl; eduardo.zarza@psa.es; loreto.valenzuela@psa.es; mperez@ual.es; jrr206@inlumine.ual.es; rescobar@ing.puc.cl
dc.contributorproject MICROPROD-SOLAR of the Spanish State Research Agency [PCI2019-103378, 919PTE0589]
dc.contributorRomero-Ramos, Jose Alfonso https://orcid.org/0000-0001-8480-269X
dc.contributorValenzuela, Loreto https://orcid.org/0000-0001-9505-8333
dc.contributorZarza, Eduardo https://orcid.org/0000-0001-6937-3866
dc.contributorArias Olivares, Ignacio Javier https://orcid.org/0000-0002-7184-8346
dc.contributorPerez-Garcia, Manuel https://orcid.org/0000-0002-6269-7638
dc.creatorArias, Ignacio
dc.creatorZarza, Eduardo
dc.creatorValenzuela, Loreto
dc.creatorPerez-Garcia, Manuel
dc.creatorRomero Ramos, Jose Alfonso
dc.creatorEscobar, Rodrigo
dc.date2023-04-18T01:50:33Z
dc.date2023-04-18T01:50:33Z
dc.date2021
dc.date.accessioned2023-09-27T20:19:36Z
dc.date.available2023-09-27T20:19:36Z
dc.identifierhttps://repositorio.uta.cl/xmlui/handle/20.500.14396/2522
dc.identifier1996-1073
dc.identifier10.3390/en14010221
dc.identifierPP3NB
dc.identifierWOS:000605772100001
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/8943191
dc.descriptionA simplified mathematical model of parabolic-trough solar thermal power plants, which allow one to carry out an energetic characterization of the main thermal parameters that influence the solar field performance, was evaluated through a comparison of simulation results. Two geographical locations were selected to evaluate the mathematical model proposed in this work-one in each hemisphere-and design considerations according with the practical/operational experience were taken. Furthermore, independent simulations were performed using the System Advisor Model (SAM) software, their results were compared with those obtained by the simplified model. According with the above, the mathematical model allows one to carry out simulations with a high degree of flexibility and adaptability, in which the equations that allow the plant to be energetically characterized are composed of a series of logical conditions that help identify boundary conditions between dawn and sunset, direct normal irradiance transients, and when the thermal energy storage system must compensate the solar field energy deficits to maintain the full load operation of the plant. Due to the above, the developed model allows one to obtain satisfactory simulation results; referring to the net electric power production, this model provides results in both hemispheres with a relative percentage error in the range of [0.28-8.38%] compared with the results obtained with the SAM, with mean square values of 4.57% and 4.21% for sites 1 and 2, respectively.
dc.descriptionMediante la comparación de resultados de simulación se evaluó un modelo matemático simplificado de centrales termosolares cilindroparabólicas, que permite realizar una caracterización energética de los principales parámetros térmicos que influyen en el rendimiento del campo solar. Se seleccionaron dos ubicaciones geográficas para evaluar el modelo matemático propuesto en este trabajo, una en cada hemisferio, y se tomaron consideraciones de diseño de acuerdo con la experiencia práctica/operativa. Además, se realizaron simulaciones independientes utilizando el software System Advisor Model (SAM), cuyos resultados se compararon con los obtenidos por el modelo simplificado. De acuerdo con lo anterior, el modelo matemático permite realizar simulaciones con un alto grado de flexibilidad y adaptabilidad, en las que las ecuaciones que permiten caracterizar energéticamente la planta están compuestas por una serie de condiciones lógicas que ayudan a identificar condiciones de frontera entre amanecer y puesta del sol, transitorios de irradiancia normal directa, y cuando el sistema de almacenamiento de energía térmica debe compensar los déficits de energía del campo solar para mantener la operación a plena carga de la planta. Por lo anterior, el modelo desarrollado permite obtener resultados de simulación satisfactorios; referido a la producción neta de energía eléctrica, este modelo arroja resultados en ambos hemisferios con un error porcentual relativo en el rango de [0.28-8.38%] en comparación con los resultados obtenidos con el SAM, con valores cuadrados medios de 4.57% y 4.21% para sitios 1 y 2, respectivamente.
dc.formatapplication/pdf
dc.format27 páginas
dc.languageEnglish
dc.publisherMDPI
dc.relationEnergies, vol.14 no.1 (2021)
dc.relationhttps://doi.org/10.3390/en14010221
dc.rightsGreen Published, gold
dc.rightsAcceso abierto
dc.sourceEnergies
dc.subjectRenewable Energy
dc.subjectSolar Energy
dc.subjectHeat Transfer Fluid
dc.subjectParabolic-Trough Collector
dc.subjectQuasi
dc.subjectDynamic Model
dc.subjectHeat-Transfer Fluid
dc.subjectMolten-Salts
dc.subjectStorage
dc.subjectPerformance
dc.subjectCollector
dc.subjectCsp
dc.subjectTechnologies
dc.subjectSimulation
dc.subjectSystem
dc.subjectChile
dc.subjectEnergía Renovable
dc.subjectEnergía Solar
dc.subjectFluido Caloportador
dc.subjectColector Cilindro-Parabólico
dc.subjectCuasi
dc.subjectModelo Dinámico
dc.subjectFluido de Transferencia de Calor
dc.subjectSales Fundidas
dc.subjectAlmacenamiento
dc.subjectRendimiento
dc.subjectColector
dc.subjectCsp
dc.subjectTecnologías
dc.subjectSimulación
dc.subjectSistema
dc.subjectChile
dc.titleModeling and Hourly Time-Scale Characterization of the Main Energy Parameters of Parabolic-Trough Solar Thermal Power Plants Using a Simplified Quasi-Dynamic Model
dc.titleModelado y Caracterización Temporal Horaria de los Principales Parámetros Energéticos de Centrales Termosolares Cilindroparabólicas Utilizando un Modelo Cuasi-Dinámico Simplificado
dc.typeArtículo de revista


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