3rd International Conference on Sustainable Energy Development

CIDES 2023

Design of a non-image type thermal collector for industrial applications in the Cuban context.

Problem: In Cuba, the industry consumes 34% of the country’s energy, depending mainly on fossil fuels, causing high emissions of polluting gases (WORLD BANK, B. Cuba, 2023). To reduce this dependence and mitigate the environmental impact, it is key to promote renewable energies in the industry. Cuba has a high solar radiation due to its geographical location, which favors the use of technologies that take advantage of this energy. However, conventional solar collectors lose diffuse radiation, which can reach 52% of the total solar radiation on the island (Solar energy in Cuba, 2020). Therefore, solar collectors are needed that capture this energy, are economical, contributing to sustainability in the Cuban industry.

•Objective: To develop a design of a solar collector capable of maximizing the capture of diffuse solar energy, with a reasonable cost for its implementation.

•Methodology: Elements available on the market were applied and adapted for its design, the impact on its efficiency for the case study was analyzed, and its implementation was evaluated from a technical, environmental and economic point of view.

•Results and discussion: The designed collector achieved an overall efficiency of 40%. Saving 30% of fuel oil in the process, avoiding the emission of 91 tons of CO2 per year. The project was economically viable, with a NPV of $66455, an IRR of 25% and a payback period of 5 years and one month.

•Conclusions: A collector was designed that captures more diffuse energy, is economical and sustainable for the Cuban industry.

Problemática: En Cuba, la industria consume el 34% de la energía del país dependiendo principalmente de combustibles fósiles, provocando altas emisiones de gases contaminantes (MUNDIAL, B. Cuba,2023). Para reducir esta dependencia y mitigar el impacto ambiental, es clave promover las energías renovables en la industria. Cuba posee una alta radiación solar por su ubicación geográfica, lo que favorece el uso de tecnologías que aprovechen esta energía. Sin embargo, los colectores solares convencionales pierden la radiación difusa, que puede alcanzar el 52% de la radiación solar total en la isla (Energía solar en Cuba, 2020). Por tanto, se necesitan colectores solares que capten esta energía, sean económicos, aportando a la sostenibilidad en la industria cubana.

• Objetivo: Desarrollar un diseño de colector solar capaz de maximizar la captura de energía solar difusa, con un costo razonable para su implementación.

• Metodología: Se aplicaron y adaptaron elementos disponibles en el mercado para su diseño, se analizó el impacto en su eficiencia para el caso de estudio, se evaluó la implementación del mismo desde el punto de vista técnico, ambiental y económico.

• Resultados y discusión: El colector diseñado logró una eficiencia global del 40%. Ahorrando un 30% de fueloil en el proceso, evitando la emisión de 91 toneladas de CO2 al año. El proyecto resultó económicamente viable, con un VPN de $66455, una TIR del 25% y un período de recuperación de 5 años y un mes.

• Conclusiones: Se diseñó un colector que capta más energía difusa, es económico y sostenible para la industria cubana.