Transformaciones homográficas aplicadas a la simulación y optimización del subsistema óptico en centrales termosolares de torre

• Autores: Guillermo Ortega Ruiz
• Directores de la Tesis: Antonio José Rovira de Antonio (dir. tes.)
• Lectura: En la UNED. Universidad Nacional de Educación a Distancia ( España ) en 2017
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Manuel Ángel Aguilar Torres (presid.), María José Montes Pita (secret.), Rubén Abbas Cámara (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Tecnologías Industriales por la Universidad Nacional de Educación a Distancia
• Materias:
  • Física
    • Óptica
      • Óptica geométrica
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología de los ordenadores
      • Diseño de sistemas de calculo
    • Tecnología energética
      • Generación de energía
      • Fuentes no convencionales de energía
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: e-spacio (pdf)
• Resumen
  • español

    Las centrales termosolares de torre, también llamadas sistemas de receptor central, constituyen una de las tecnologías renovables más prometedoras para la producción de electricidad y calor para procesos industriales. Se trata de una tecnología caracterizada por su alto factor de concentración, lo que permite alcanzar mayores temperaturas en el fluido de trabajo y, por este motivo, la posibilidad de alcanzar mayores rendimientos que con otras tecnologías de concentración termosolar más extendidas. El objetivo fundamental de la tesis consiste en la propuesta de una herramienta de simulación y optimización del diseño del subsistema óptico en centrales termosolares de torre, caracterizada por una precisión y exactitud comparables al empleo de una herramienta de trazado de rayos según el método de Monte-Carlo, y presente unos tiempos de computación entre uno y dos órdenes de magnitud inferiores a los obtenidos por la citada técnica. El estudio se desarrolló en varias fases. La primera consistió en analizar y estudiar los principios básicos relacionados con la simulación y optimización del subsistema óptico. Posteriormente, se desarrollaron distintas técnicas enfocadas a la determinación de aquellos rendimientos elementales que suponen un mayor esfuerzo computacional, así como el estudio de aquellas variables que tienen una mayor repercusión en los resultados y tiempos de computación. Por último, se desarrollaron un conjunto de aplicaciones informáticas de simulación y optimización, apoyadas en las técnicas propuestas, las cuales fueron validadas mediante el empleo de técnicas y/o códigos suficientemente contrastados y avalados por la comunidad científica.

  • English

    Central receiver systems are one of the most promising renewable technologies for the production of electricity and heat for industrial processes. It is a technology characterized by a high concentration factor, which allows higher temperatures in the working fluid and, for this reason, the possibility of achieving higher yields than other concentrating technologies. The main objective of the work is the proposal of a tool for the simulation and optimization of the heliostat field in central receiver systems characterized by precision and accuracy comparable to the use of a ray tracing tool according to the Monte-Carlo method, and computing times between one and two orders of magnitude lower than those obtained by the aforementioned technique. The study was developed in several stages. The first consisted in analyzing and studying the basic principles related to the simulation and optimization of the optical subsystem. Subsequently, different techniques were developed focused on the determination of efficiency factors and the steps that imply the greatest computational effort, as well as the study of those variables that have a high impact on the results and computation times. Finally, a set of codes for simulation and optimization were developed, which were validated with other codes and data well established in the technical literature.