Modelling and design of the experimental campaign of a concentrating solar thermal installation for steam generation

Abstract

[ES] El TFM consistirá en el modelado de una instalación experimental para generar vapor mediante colectores solares térmicos de concentración tipo Fresnel y el diseño de la campaña experimental. La instalación forma parte del laboratorio del Instituto de Ingeniería Energética y está siendo construido actualmente. En primer lugar, se procederá al modelado de la instalación y validación experimental con datos de una instalación con características similares. A continuación se procederá a la adaptación del modelo a la instalación experimental objeto del TFM y realización de simulaciones para obtener los parámetros de operación óptimos a testear en la campaña experimental a realizar para caracterizar la operación de la instalación. Se estudiarán parámetros de operación como caudales de los circuitos, título de vapor generado en los colectores solares, presión de trabajo, etc. También se hará un análisis de la incertidumbre de los sensores de medida existentes y la propuesta de sensores con mayor precisión. Finalmente, se realizará un estudio técnico-económico para analizar el potencial de este tipo de tecnologías aplicadas a procesos industriales reales en el sector de comida y bebida.

[EN] The present work consists in the modelling of an experimental installation for steam generation by means of Fresnel solar thermal collectors and the design of the experimental campaign. The installation is part of the laboratory of Institute of Energy Engineering, and it is currently under construction. In the first sight, the installation is going to be modelled and validated with experimental values coming from a similar existing plant. The validation is followed by the adaptation of the model to the experimental installation object of the present thesis and the simulations in order to obtain the optimal working parameters to be evaluated in the framework of the experimental campaign. Some parameters of the installation will be studied, such as the mass flow rates of the working fluids, steam quality of the produced steam, working pressure, and others. Furthermore, an uncertainty analysis is going to be conducted to select the flow meters for this application. Finally, a techno-economic analysis will be performed to analyse the potential of a technology of this kind in the application to a real industrial process for the food and beverage industry.