Desarrollo de un modelo experimental de una chimenea solar-eólica para suministro eléctrico

Resumen

Se desarrolló un modelo experimental de una chimenea solar eólica para suministro eléctrico, primeramente, se seleccionó el espacio geográfico más adecuado para la implantación del modelo. A continuación, realizamos un estudió a fin de determinar los parámetros ambientales, eólicos, solares usando los visores del Ministerio de Energía y minas; teniendo como punto de partida los recursos energéticos renovables se estableció un pre dimensionamiento a fin de garantizar viabilidad económica, técnica para poder construir el modelo. Se aplicó la teoría de similitud para definir la geometría preliminar de la chimenea considerando como referentes plantas construidas, marcando la diferencia de agregar dos subsistemas adicionales uno eólico y otro fotovoltaico a fin de darle mayor autonomía; el subsistema eólico ubicado en la parte superior de la chimenea y el subsistema fotovoltaico a lo largo de la superficie exterior del colector de chimenea y en la parte central. Se realizó el modelamiento fluido térmico en el colector considerando el volumen de control diferencial aplicando las ecuaciones de transporte de Reynolds, masa, momento, energía usando aproximaciones Bousnik a fin de poder determinar la evolución de la presión, densidad y temperatura trabajando con un modelo simplificado de aporte de calor en el colector, teniendo en cuenta la radiación por metro cuadrado instantánea en el lugar. Luego se realizó la simulación en Matlab y se obtuvieron resultados satisfactorios del modelo, con respecto a los subsistemas eólicos y fotovoltaicas se desarrollaron las simulaciones para garantizar el aporte de energía. Se empezó a diseñar los componentes de la chimenea considerando la facilidad de transporte, manipulación ensamble, dibujando los planos considerando parámetros estructurales de resistencia, el componente de anclaje y primer cuerpo de la chimenea; se establecieron el número de cuerpos para lograr la altura de diseño. El colector se articuló al primer cuerpo de la chimenea mediante 12 sectores los cuales fueron construidos con T estructurales y con la pendiente de diseño, para posteriormente cubrirlo con plástico transparente estándar número 12 y pegarlo al colector. Paralelamente se diseñó el subsistema eólico conformado por dos eólicas con fuselaje aerodinámico, aspas con perfil NACA 624. Se realizó la cimentación del anclaje y posteriormente la instalación de todos los cuerpos en los que se instaló sensores de velocidad, temperatura y humedad de la chimenea considerando los aerogeneradores. Luego se instaló el sistema centralizado de acumulación, regulación y monitoreo en forma de columna fuera del colector y se procedió a los ensayos .Se cumplió el objetivo de desarrollar el modelo integral autosuficiente considerando 3 subsistemas de aporte, en el colector se obtuvieron gradientes de temperatura significativos, pero de acuerdo al cronograma de investigación las fechas de ensayo correspondió al mes agosto, donde no se tiene un alto nivel de radiación lo cual estaba previsto desde el inicio del proyecto ello no generó suficiente gradiente para el funcionamiento de la turbina térmica. Los subsistemas fotovoltaicos y eólicos trabajaron de acuerdo a lo esperado en la zona de experimentación.