Experimental characterization of a linear Fresnel solar concentrator

Authors

  • Pablo Dellicompagni Instituto de Investigaciones en Energía No Convencional (INENCO). Av. Bolivia 5150. Salta, 4400, Argentina https://orcid.org/0000-0002-8476-9727
  • Santiago Gulino Universidad del Cono Sur de las Américas(UCSA), Facultad de Ingeniería. Sgto. José León Gauto, Asunción, 001535, Paraguay 3Centro de Innovación Tecnológica (CEINTEC). Paz del Chaco, Lambaré, 110708, Paraguay https://orcid.org/0000-0002-5760-250X
  • Damián Perelló Universidad del Cono Sur de las Américas(UCSA), Facultad de Ingeniería. Sgto. José León Gauto, Asunción, 001535, Paraguay. Centro de Innovación Tecnológica (CEINTEC). Paz del Chaco, Lambaré, 110708, Paraguay https://orcid.org/0009-0002-4197-172X
  • Matías Trigo Universidad del Cono Sur de las Américas(UCSA), Facultad de Ingeniería. Sgto. José León Gauto, Asunción, 001535, Paraguay https://orcid.org/0009-0003-6865-2566

DOI:

https://doi.org/10.18004/ucsa/2409-8752/2024.011.01.003

Keywords:

solar energy, solar concentration, linear Fresnel, thermal generation, water heating, hydrothermal characterization

Abstract

Linear solar concentrators are a promising technology for thermal energy generation in the industrial field. These systems can generate hot water or steam, with temperatures within a wide range depending on the process or demand. This work shows the design, construction, assembly, and experimental testing of a linear Fresnel concentrator with a collecting area of 1.44 m2. The device was able to raise the temperature of water to values above 70 °C for flow rates below 1 l/min, developing a thermal power of 2000 W. Additionally, the concentrator developed thermal power output above 5000 W for higher flow rates. The results indicate that linear solar concentrators are a viable technology for the generation of thermal energy in the industrial field, and that standardization based on production capacity (l/m2day) allows this technology to be proposed as an alternative to passive heating systems (water heaters) available on the market.

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Author Biography

Pablo Dellicompagni, Instituto de Investigaciones en Energía No Convencional (INENCO). Av. Bolivia 5150. Salta, 4400, Argentina

Investigador Asistente, CONICET. Ing. Electromecánico, UNSE Dipl. en Derecho Ambiental, UBA. Presidente ASADES (https://asades.org.ar/) Profesor Adjunto en Energía Solar Térmica 1, Extensión Regional Cafayate. - Instituto de Investigaciones en Energía no Convencional - INENCO. - Centro de Investigación y Desarrollo en Materiales Avanzados y Almacenamiento de Energía de Jujuy - CIDMEJu. - Facultad de Ciencias Exactas, Universidad Nacional de Salta. Argentina.

References

Aparicio, H., Dellicompagni, P., Cadena, C. (2023). Software para el estudio del desempeño térmico de sistemas de concentración solar. Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente. (Artículo en prensa, aceptado para su publicación en octubre de 2023).

Beltagy, H. (2023). A secondary reflector geometry optimization of a Fresnel type solar concentrator. Energy Conversion and Management, 284, 116974.

Dellicompagni, P. (2018). Diseño, construcción y ensayo de la etapa de generación eléctrica con un sistema solar térmico. Tesis Doctoral. Universidad Nacional de Salta, Salta, Argentina.

Di Lalla, N., Tarulla, R., Echazú, R. (2001). Películas selectivas de Cr2O3 negro para absorbedores fototérmicos. Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente, Vol. 5, ISSN 0329-5184.

Duffie, J., Beckman, W. (2013). Solar Engineering of Thermal Processes. Chichester: John Wiley & Sons Ltd.

Fadhel, A., Eddhibi, F., Charfi, K., Balghouthi, M. (2023). Investigation of a Linear Fresnel solar collector (LFSC) prototype for phosphate drying. Energy Nexus. 10, 100188.

Flores Larsen, S., Altamirano, A., Hernández, A. (2012). Heat loss of a trapezoidal cavity absorber for a linear Fresnel reflecting solar concentrator. Renewable Energy, Volume 39, Issue 1,198-206.

Franco, J., Dellicompagni, P. (2020). Concentrador solar cilindro-parabólico de bajo costo, para la provisión de energía térmica para pequeña y mediana industria. XVII Congresso Ibérico e XIII Congresso Ibero-americano de Energia Solar. Portugal, Lisboa. 5 de Noviembre de 2020 (online).

Ghodbane, M., Boumeddane, B, Said, N. (2016a). A linear Fresnel reflector as a solar system for heating water: Theoretical and experimental study. Case Studies in Thermal Engineering, 8, 176-186.

Ghodbane, M., Boumeddane, B, Said, N. (2016b). Design and experimental study of a solar system for heating water utilizing a linear Fresnel reflector. Journal of Fundamental and Applied Sciences. 8 (3), 804-825.

Gulino Godoy, S. V., Rodas, J., Gregor, R. (2020). Linear Fresnel Concentrator: A Review of its Implementation in South American Countries. IEEE PES Transmission & Distribution Conference and Exhibition - Latin America (T&D LA), Montevideo, Uruguay, pp. 1-6.

Navitski, P., Izzatillaev, J., Al Dor, A. A. T., Esley, I. S., Merheb, J., Oliveira, L, Sallam, K. A. (2023). Utilization of solar energy for water desalination and purification using solar concentrator. E3S Web of Conferences. 434, 01043.

Oulhazzan, M., Saifaoui, D., Ettami, S., Lilane, A. (2020). Design and development of small-scale linear Fresnel solar concentrator for medium temperature applications. Materials Today: Proceedings 30, 1013-1020.

Rabl, A. (1985). Active Solar Collectors and Their Applications. Center for Energy and Environmental Studies, Princeton University. New York, Oxford. OXFORD UNIVERSITY PRESS.

Published

2024-03-15

How to Cite

Dellicompagni, P., Gulino, S., Perelló, D., & Trigo, M. (2024). Experimental characterization of a linear Fresnel solar concentrator. Ucsa, 11(1), 3–18. https://doi.org/10.18004/ucsa/2409-8752/2024.011.01.003