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https://repositorio.utn.edu.ec/handle/123456789/19783| Title: | Comparación de plantas de energía solar de concentración de enfoque lineal y de torre central con ciclos de potencia Brayton de mezcla binaria de CO₂ supercrítico (s-CO₂) |
| metadata.dc.title.en: | Comparing line-focusing and central tower solar power plants with s-CO2 binary mixture brayton power cycles |
| Authors: | Valencia Chapi, Robert Coco Enríquez, Luis Muñoz Antón, Javier |
| metadata.dc.contributor.orcid: | https://orcid.org/0000-0003-1977-2118 https://orcid.org/0000-0002-3655-2654 https://orcid.org/0000-0002-1980-0863 |
| metadata.dc.type: | Article |
| Keywords: | ENERGÍA SOLAR;TEMPERATURA;TRABAJO;CONFIGURACIÓN |
| metadata.dc.subject.en: | SOLAR ENERGY;TEMPERATURE;WORK;CONFIGURATION |
| Issue Date: | 20-May-2026 |
| metadata.dc.date.created: | 14-Dec-2020 |
| Publisher: | AIP Conference Proceedings |
| Abstract: | Los ciclos de potencia con dióxido de carbono supercrítico (s-CO₂) representan una solución técnica importante en el estado del arte para optimizar la eficiencia térmica en plantas de energía solar de concentración (CSP), y al mismo tiempo permiten campos solares y huellas de sistemas de potencia más compactos. El principal inconveniente de las plantas CSP acopladas a ciclos Brayton con s-CO₂ (CSP-sCO₂) es la temperatura limitada de entrada al compresor (CIT, por sus siglas en inglés). Las plantas CSP suelen ubicarse en desiertos, donde la temperatura ambiente es superior al punto crítico del s-CO₂ (31 ºC), lo que tiene un impacto negativo en el rendimiento de la planta. Para superar este problema, se pueden añadir sustancias de alto peso molecular al s-CO₂ puro, aumentando la temperatura crítica del fluido de trabajo del ciclo de potencia y manteniendo un rango de presión de operación moderado. En este trabajo se comparan dos configuraciones de campo solar: colectores solares de enfoque lineal y torres centrales con helióstatos. Se consideran cuatro configuraciones del ciclo de potencia Brayton: simple, recompresión, recompresión con enfriamiento parcial y recompresión con interenfriamiento del compresor principal (RCMCI). La potencia de referencia de la planta solar es de 115 MW y la CIT se fija en 45 ºC. La conductancia global de los recuperadores de baja y alta temperatura varía entre 2,5 y 35 MW/K, y los parámetros de desempeño del ciclo Brayton supercrítico son optimizados. La eficiencia térmica mejora, y el área efectiva de apertura del campo solar puede optimizarse al añadir sustancias de alto peso molecular al s-CO₂ puro. La configuración RCMCI alcanza el mejor desempeño, con una eficiencia térmica del 49,5%. Este estudio demuestra que la composición del fluido de trabajo del ciclo de potencia es un factor clave en el diseño de nueva generación de plantas CSP-sCO₂. La selección del fluido de trabajo está estrechamente relacionada con la ubicación de la planta y depende del perfil local de temperatura ambiente anual. |
| metadata.dc.description.abstract-en: | State-of-the-art supercritical carbon dioxide (s-CO2) power cycles represent an important technical solution for optimizing thermal efficiency in concentrated solar power (CSP) plants, and simultaneously provide compact solar fields and power-cycle footprints. The main drawback with CSPs coupled to s-CO2 Brayton power cycles (CSP-sCO2) is the limited compressor inlet temperature (CIT). CSPs are usually located in deserts, where the ambient temperature is above the s-CO2 critical point (31 ºC). This has a negative impact on plant performance. To overcome this, high-molecularweight substances can be added to pure s-CO2, increasing the power cycle working fluid critical temperature and maintaining a moderate operating pressure range. In this paper, two solar field configurations are compared: line-focusing solar collectors and central towers with heliostats. Four Brayton power cycle configurations are considered: simple, recompression, recompression with partial cooling, and recompression with main compressor intercooling (RCMCI). The solar power plant reference power is 115 MW and the CIT is fixed to 45 ºC. The overall conductance of the low- and high-temperature recuperators varies from 2.5–35 MW/K, and the supercritical Brayton power cycle performance parameters are optimized. The thermal efficiency is improved, and the solar field effective aperture area can be optimized by adding high-molecular-weight substances to pure s-CO2. The RCMCI configuration achieves the best performance, with a thermal efficiency of 49.5%. This study shows that power cycle working fluid composition is a key issue in newgeneration CSP-sCO2 design. The working fluid selection is closely related with the power plant location and depends on the local annual ambient temperature profile. |
| URI: | https://repositorio.utn.edu.ec/handle/123456789/19783 |
| metadata.dc.identifier.doi: | https://doi.org/10.1063/5.0028661 |
| ISSN: | 0094-243X |
| metadata.dc.coverage: | Ibarra. Ecuador |
| metadata.dc.description.degree: | N/A |
| Appears in Collections: | Artículos |
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