Noticias

Visita de la Presidenta del Consejo Social de la Universidad de Almería al CIESOL

La Presidenta del Consejo Social de la Universidad de Almer

Ayudas para contratos predoctorales para la formación de doctores 2016

Plataforma Solar de Almería. Plazos de solicitud 13/09/2016

Nueva Campaña de Acceso SFERA2

Ya se ha abierto la cuarta y última campaña de acceso de S

Diversificando el uso de la Energía Solar

Unidades Funcionales | Recursos Solares y Frío Solar

La Unidad de Recurso Solar y Frío Solar está compuesta por los miembros de los grupos “Recursos Energético Solares y Climatología (TEP165)” y el “Grupo Interdisciplinar de fluidos complejos  (FQM230)”. El grupo TEP 165 es un grupo estable desde su creación en el año 1997 en el seno del Plan Andaluz de Investigación de la Junta de Andalucía, siendo su responsable desde su fundación Francisco Javier Batlles Garrido. Nuestro grupo ha sido considerado en numerosas ocasiones como Grupo de Excelencia dentro del Plan Andaluz de Investigación. Está formado por profesores  doctores del área de Física Aplicada y del área de Lenguajes y Sistemas Informáticos y tres becarios de investigación también doctores. El grupo FQM230 fue creado en el año 1995, y sus líneas de investigación se centran en el estudio de los fluidos complejos. Está compuesto en la actualidad por siete doctores, todos ellos del área de Física Aplicada, y está dirigido por Manuel Servando Romero Cano.

 

LINEAS ESTRATÉGICAS DEL GRUPO:

  • Evaluación y predicción del recurso solar.

  • Teledetección.

  • Cámaras de cielo.

  • Optimización de cámaras de cielos.

  • Diseño y optimización de plantas de refrigeración y calefacción solar.

  • Diseño y optimización de sistemas de refrigeración y calefacción utilizando agua de subsuelo e intercambiadores geotérmicos.

  • Diseño y optimización de plantas de trigeneración.

  • Integración de los sistemas térmicos y fotovoltaicos a la construcción, naves, almacenes e invernaderos.

  • Almacenamiento de energía térmica con materiales de cambio de fase.

 

RESUMEN DE LA ACTIVIDAD DESARROLLADA EN CIESOL DURANTE EL ÚLTIMO AÑO

Durante 2019 se ha trabajado sobre la caracterización térmica de materiales de cambio de fase sólido-líquido (PCM). Para ello se ha contado con varias colaboraciones dentro del proyecto PCMSOL: el grupo de la Profesora Svetlana Ushak, de la Universidad de Antofagasta -UA- (Chile), el grupo del profesor Jacek Kasperski, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Wroclaw -WUST- (Polonia), el grupo del profesor Marcos Luján, de la Universidad Católica de Bolivia -UCB-, y la empresa Phase Change Technologies S.L. La colaboración con el grupo de la UA se ha centrado en desarrollar una metodología para la caracterización térmica de materiales utilizados en la fabricación de PCM y usados como almacenamiento térmico. Con el grupo de la WUST, la colaboración ha consistido en el diseño e instalación de todos los componentes de tanques de almacenamiento basados ??en PCM, así como el cálculo de las ganancias de calor internas y externas registradas en el edificio CIESOL. Finalmente, se estableció la coordinación entre la UCB con frecuentes intercambios de información y estado laboral; El objetivo principal es definir y llevar a cabo el análisis de exergía del sistema de aire acondicionado híbrido PCM asistido por energía solar.

Continuando con la instalación de los tanques para almacenamiento térmico en Diciembre de 2018, en Abril de 2019 se recibieron los contenedores con los PCMs que se habían adquirido de la compañía  inglesa PCMproducts. Se seleccionó un PCM para refrigeración, con un punto de fusión de 10.8ºC y otro para calefacción, cuya temperatura de fusión es de 46ºC. En cada tanque se instaló un total de 174 nódulos de refrigeración y 24 de calefacción (ambos nódulos tienen una masa aproximada de 5 kg). El resto del volumen del tanque se completó con unos 1200 litros de agua. La colocación definitiva de los contenedores en los tanques se llevó a cabo en Mayo, y éstos entraron en funcionamiento inmediatamente. La figura muestra el diseño general con las conducciones y los sensores de medición de temperatura, y dos fotografías con una imagen de los dos tanques, y del interior de uno de los tanques, con los nódulos del PCM y la tubería de entrada al tanque.

Diseño general de los tanques de almacenamiento basados en PCM, y dos fotografías con su instalación y el interior de uno de los tanques.

Durante el mes de Junio, se realizó la puesta a punto de la instalación con los nuevos tanques, estudiando la cinética de carga y descarga de los tanques, y desarrollando una estrategia de operación que permitiera almacenar la energía térmica en las horas en que está disponible, y recuperarla posteriormente. Diferentes estrategias se pusieron en funcionamiento en Julio y Septiembre, para medir los consumos y la energía almacenada, comparando los tanques de PCM con tanques de agua, y el caso de refrigeración por compresión sin almacenamiento térmico. Los resultados muestran que los nuevos tanques de PCM pueden proporcionar “frío” suficiente para más de tres horas de refrigeración del edificio cuando se han cargado completamente. Respecto al consumo eléctrico, las estrategias probadas muestran un ahorro del 40% del consumo, cuando se compara con el caso de refrigeración por compresión sin almacenamiento.

En la línea de investigación de evaluación y predicción del recurso solar se ha trabajado estrechamente con la Universidad de Antofagasta y la Universidad de Chile. El miembro postdoctoral Joaquín Alonso-Montesinos tuvo una estancia en la Universidad de Antofagasta, Chile, (septiembre de 2019) y es codirector de la tesis doctoral de mexicain estudiante. En la actualidad se está codirigiendo un tesis doctoral entre la Universidad de Almería y la Universidad de Antofagasta. También se está trabajando en la influencia del ensuciamiento de los paneles fotovoltaicos en la producción de una planta fotovoltaica. Además, durante 2019 presentamos el estudio relacionado con el pronóstico de la producción de energía de los sistemas fotovoltaicos. La investigación realizada en esta área resultó en una publicación que describió el enfoque seguido para configurar un nuevo método de pronóstico. Se presentó un modelo para pronosticar (con hasta 3 horas de anticipación) la producción de energía del sistema fotovoltaico (BIPV) del edificio con una capacidad de 9.324 kWp, instalada en el techo de CIESOL. Las imágenes satelitales se han combinado con redes neuronales artificiales (ANN) con el objetivo principal de predecir la salida de potencia utilizando el número más bajo de variables de entrada. En este trabajo, los datos reales de un sistema BIPV operativo existente, combinado con la intensidad de radiación incidente global pronosticada de las imágenes satelitales geoestacionarias Meteosat de Segunda Generación, así como el ángulo de elevación solar y el azimut solar, se utilizaron para derivar un modelo del sistema ANN para predecir Salida de potencia BIPV. Para evaluar la precisión del modelo neural, los resultados predichos se compararon estadísticamente utilizando cinco parámetros diferentes: el Error cuadrático medio, el RMSE normalizado, el Error de sesgo medio, el Coeficiente de determinación y el error absoluto promedio. Los resultados en todas las condiciones de los cielos demuestran la precisión de las predicciones de ANN con un error absoluto promedio para todas las condiciones de los cielos de menos de 11 (W / m2) y una desviación prácticamente nula, lo que puede considerarse muy satisfactorio. También señalamos que los estudios futuros en este campo deberían centrarse en el uso de la ANN para mejorar los pronósticos para los horizontes más cortos (0-1 h más adelante, donde obtuvimos la peor precisión). La colaboración con la Universidad de Antofagasta ha permitido publicar un artículo en el que se ha presentado un modelo de Regresión Lineal Múltiple (MLR) para determinar la producción fotovoltaica por hora mediante el uso del factor de relación de rendimiento (PR), según diferentes tecnologías: telururo de cadmio (CdTe) y silicio multicristalino (mc-Si). En este sentido, se estudiaron datos de varias plantas fotovoltaicas en diferentes regiones de Chile: San Pedro de Atacama y Antofagasta. Con este estudio, se ha determinado que el modelo se puede extrapolar a diferentes emplazamientos climatológicos, donde en general, el error cuadrático medio (RMSE) presenta valores inferiores al 16% en todos los casos, obteniendo el mejor resultado la tecnología CdTe. Por otra parte, otro trabajo presentado analiza la influencia del vapor de agua en la pérdida de transmisión atmosférica de la radiación solar entre los heliostatos y el receptor de las plantas de torre de energía solar. Para este propósito, se utiliza un código de transmisión atmosférica (MODTRAN) para generar valores de irradiancia normal directa (DNI) que llegan al espejo y al receptor bajo diferentes geometrías (incluida la posición del sol, la altura de la torre y el rango de inclinación del espejo al receptor) y Condiciones atmosféricas relacionadas con vapor de agua y aerosoles. Estas variables se utilizan luego como entradas a una red neuronal artificial (ANN), que se entrena para calcular la atenuación DNI correspondiente. Se simulan dos escenarios diferentes de aerosoles: una atmósfera ideal libre de aerosoles y una muy diferente que se corresponda con las condiciones semi-nebulosas. El modelo ANN desarrollado puede entonces proporcionar la atenuación DNI en un amplio rango de las variables de entrada consideradas aquí, con una diferencia de la raíz cuadrada media de solo 0.8%. La pérdida de transmisión debida al vapor de agua disminuye con la elevación del sol. Esto se explica por el efecto de saturación en la irradiancia incidente en el espejo. La simplicidad y precisión del algoritmo son sus grandes fortalezas, lo que permite su inclusión anticipada en los códigos de simulación de energía reales que se utilizan actualmente para el diseño de plantas de torres solares. También hemos colaborado en la creación de un sistema para medir la extinción atmosférica. El objetivo de este trabajo fue presentar la descripción de un nuevo sistema de medición de la extinción solar a nivel del suelo basado en dos cámaras digitales y un objetivo de Lambert. Los primeros resultados experimentales muestran que el sistema puede medir la extinción solar en el ancho de banda 400-1000 nm con una precisión de menos de un ± 2%. Este sistema de medición se está ejecutando a diario en la Plataforma Solar de Almería.

 Se ha desarrollado el diseño y se ha llevado a cabo la ejecución de una planta fotovoltaica de experimentación destinada a la caracterización de las pérdidas que pueden sufrir los paneles fotovoltaicos, en un clima costero mediterráneo donde hay precedentes de frecuentes episodios de polvo sahariano. Para ello, se han colocado diferentes paneles fotovoltaicos y se han instalado diferentes sensores meteorológicos que serán introducidos en un sistema común de adquisición de datos en tiempo real. En concreto, se han instalado 4 paneles fotovoltaicos Atersa A-222P, 4 Shunts Shunts 15 A / 150 mV KL.0.5, 4 células calibradas Atersa de 0-65 mV, un sensor de temperatura y humedad relativa de Vaisala (HMP 60), un sensor de Presión de la marca comercial Vaisala (modelo PTB110) y un sensor de polvo de Kipp &Zonen (Dust IQ). Además, para poder medir la temperatura de cada panel fotovoltaico, se han instalado 2 sensores de temperatura (pt100 a 4 hilos) por módulo fotovoltaico. Todos estos dispositivos, se han instalado, sobre una estructura metálica regulable manualmente en inclinación y fabricada en aluminio, en la azotea del Centro de Investigación en Energía Solar (CIESOL) ubicado en la parte norte del campus de la Universidad de Almería. Todos los sensores, han sido conexionados a un Equipo servidor de adquisición de datos, de la compañía Keysight, monitorizados por un servidor informático, haciéndose las capturas de datos de manera iterativa. A continuación, se muestran algunas imágenes de la instalación. Las figuras siguientes muestran las instalaciones ya concluidas.

   

Planta piloto fotovoltaica con los sensores y Sistema de adquisición de datos de la planta piloto fotovoltaica.

 

INVESTIGADORES PRINCIPALES:

Francisco Javier Batlles Garrido  -  Scopus Author ID 6602731047

Catedrático de Universidad en el área de Física Aplicada. Desarrolla tanto su acticidad docente como investigadora en el l Departamento de Química y Física de la Universidad de Almería. Licenciado en Ciencias Físicas por la Universidad de Granada y Doctor en Ciencias Físicas por la Universidad de Granada. Director desde su fundación en 1998 del Grupo de Investigación "Recursos Energético Solares y Climatología" del Plan Andaluz de Investigación. Miembro de la Comisión de Evaluación Científica y Tecnológica de Andalucía, perteneciente al Plan Andaluz de Investigación, del 2002 al 2005. Evaluador Internacional de la Comisión Nacional de Acreditación de Chile. Ha desarrollado su labor científica siempre en el seno del Grupo de Investigación en temas relacionados con la evaluación y predicción del recurso solar y modelado y diseño de instalaciones solares para calefacción y refrigeración de edificios. Ha sido Investigador principal de  proyectos del Plan Nacional de Investigación y uno de la Comunidad Económica Europea. Ha dirigido 10 contratos de investigación con diferentes instituciones públicas y privadas, entre las que cabe destacar, GEMASOLAR 2006, S.L., Torresol Energy O & M, S.A, Millenio Solar Desarrollo de Proyectos, Agencia Aeroespacial Alemana. Coautor de más de 60 artículos en revistas internacionales con impacto, más de 150 publicaciones en congresos tanto nacionales como internacionales así como un libro nacional. Ha dirigido 8 tesis doctorales