Executive Secretary
IV International Conference on Sustainable Energy Development
CIDES 2025
This work analyzed a concept for the integration of a Parabolic Trough Solar Concentrator (PTSC) into a low-parameter steam generation cycle based on heavy Fuel Oil. The concept was evaluated in a facility dedicated to provide heat for food preparation located in the center of Cuba (Latitude 22.4369.Longitude -79.8981). The facility operates 6 hours per day, from the 7th to the 13th hour, to cover a heat demand of about 8000 MJ, the heat is delivered utilizing saturated steam at 7 bar. Apart from photovoltaic, parabolic trough solar concentrators are the most extended solar technology, due to their simplicity and good efficiency ratio. The exploration of the meteorological conditions of Cuba has shown that direct irradiation in most of the country is appropriate for the utilization of solar concentrators for heat and power applications, in the center of the Island the annual average of direct irradiance in 2022 was about 6.4 kWh/m2/day. This suggests that the integration of a parabolic trough solar concentrator into conventional steam generation cycles to provide head could be a feasible solution to reduce the dependency on fossil fuels and greenhouse gas emissions. The objective of this work was to evaluate the performance of a simple integration concept into existing systems with minimal modifications and the lowest investment cost. For this purpose, a system consisting of a PTSC connected to a boiler and fed with saturated water extracted from the boiler was modelled. A circulation pump was used to force the water to flow through the collector, and the steam generated was back injected into the boiler. For the calculation, a collector with an aperture area of 96.4 m2 and a global efficiency of 61% was selected. It was found that under the irradiation condition of the location the system was able to provide about 16% of the steam demand, this represents fuel savings of 13.3 Ton/year and 5134 USD, and also 41 Ton/year of CO2 emissions reduction. The results suggest that with the cash flow derived from the fuel-saving, with a goal of a payback period not longer than 7 years, investments in a project with this technology should not be higher than about 35,000 USD.
Este trabajo analizó un concepto para la integración de un Concentrador Solar de Canal Parabólico (PTSC) en un ciclo de generación de vapor de bajos parámetros basado en fueloil pesado. El concepto se evaluó en una instalación dedicada a la calefacción para la preparación de alimentos, ubicada en el centro de Cuba (Latitud 22.4369.Longitud -79.8981). La instalación opera 6 horas al día, de la 7.ª a la 13.ª hora, para cubrir una demanda de calor de aproximadamente 8000 MJ. El calor se suministra utilizando vapor saturado a 7 bar. Además de la fotovoltaica, los concentradores solares de canal parabólico son la tecnología solar más extendida, debido a su simplicidad y buena eficiencia. El estudio de las condiciones meteorológicas de Cuba ha demostrado que la irradiación directa en la mayor parte del país es adecuada para el uso de concentradores solares para aplicaciones de calefacción y energía. En el centro de la isla, el promedio anual de irradiación directa en 2022 fue de aproximadamente 6,4 kWh/m²/día. Esto sugiere que la integración de un concentrador solar de canal parabólico en ciclos convencionales de generación de vapor para generar presión podría ser una solución viable para reducir la dependencia de combustibles fósiles y las emisiones de gases de efecto invernadero. El objetivo de este trabajo fue evaluar el rendimiento de un concepto de integración simple en sistemas existentes con modificaciones mínimas y el menor costo de inversión. Para ello, se modeló un sistema compuesto por un PTSC conectado a una caldera y alimentado con agua saturada extraída de esta. Se utilizó una bomba de circulación para forzar el flujo del agua a través del colector, y el vapor generado se reinyectó en la caldera. Para el cálculo, se seleccionó un colector con un área de apertura de 96,4 m² y una eficiencia global del 61%. Se encontró que, bajo las condiciones de irradiación del lugar, el sistema fue capaz de cubrir aproximadamente el 16% de la demanda de vapor, lo que representa un ahorro de combustible de 13,3 toneladas/año y 5134 USD, así como una reducción de 41 toneladas/año en las emisiones de CO2. Los resultados sugieren que con el flujo de caja derivado del ahorro de combustible, con un objetivo de período de recuperación no mayor a 7 años, las inversiones en un proyecto con esta tecnología no deberían ser superiores a unos 35.000 USD.
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Idalberto Herrera
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