Revisión de modelos y procedimientos para la medida de la reflectancia en plantas CSP

Abstract

El objetivo de este trabajo fin de grado es resumir los procedimientos, métodos y equipos de última generación que se utilizan hoy en día para medir la reflectancia de un espejo en un campo solar de una planta de generación eléctrica.Aunque esa parte sólo cubre aproximadamente el 20% del trabajo, creo firmemente que, para poder hacer un resumen de un estado del arte, es necesario también revisar las bases de este. Por esa razón, el trabajo de investigación ha sido extenso y trata de cubrir la mayoría de los documentos e informes publicados desde la década de 1970 hasta el momento de publicación de este. Se han revisado casi 80 referencias y tal vez algunas de las conclusiones y declaraciones del trabajo podrían entrar en conflicto con el paradigma actual.Este trabajo fin de grado está dirigido a los operadores de plantas que deseen tener una comprensión más profunda de todos los aspectos relacionados con la medición de la reflectancia de los espejos en un campo solar. El trabajo de investigación ha sido extenso y trata de cubrir la mayoría de los documentos e informes publicados desde la década de 1970 hasta el momento de la redacción. Además, los fabricantes de reflectores y sus nuevos productos han sido revisados en esta tesis para dar una visión actual del estado del arte de esta tecnología.Tuve la oportunidad de trabajar fabricando absorbedores solares para plantas con colectores cilindro-parabólicos en una empresa alemana desde 2009 hasta 2015. Por esa razón, tengo un profundo conocimiento de la tecnología de la energía solar de concentración y mi experiencia en un entorno de fabricación intenta dar al trabajo una visión práctica de cómo implementar correctamente la medición de la reflectancia en una planta de energía solar de concentración. Esta tesis de licenciatura ha sido escrita por un novato para principiantes en esta materia con la intención de aprender (yo primero) más sobre cómo la radiación solar llega a la Tierra, cómo se puede "cultivar" para generar electricidad y cómo todos estos pequeños defectos en los espejos, en el colector, en los cimientos, en los sensores, etc. influyen en el rendimiento de las plantas de energía solar térmicade concentración. Este trabajo está organizado de la siguiente manera. En primer lugar, se presentan y explican los principales conceptos y terminología relacionados con la radiación solar y la medición de la reflectancia. A continuación, se ofrece una descripción detallada de los espejos utilizados en las tecnologías solares de concentración, junto con los principales factores que afectan a lapérdida de reflectancia en un espejo. A continuación, se presentarán las técnicas y dispositivos más comunes utilizados para medir la reflectancia solar tanto en el laboratorio como en el campo solar. En ese capítulo, también se centrará en cómo calcular la reflectancia solar media de un campo solar. Como conclusión, se da una lista de mejores prácticas y de la documentación de referencia para medir correctamente la reflectancia de un espejo en una planta solar concentrada. Este trabajofin de gradoestá escrito en inglés en su totalidady ha sido terminadoen diciembre de 2020.

The goalof this Bachelor’s thesis is to resume the state-of-the-art procedures, methods,and equipment used nowadays tomeasure the reflectance of a mirror in a solar field.Although that part only covers roughly 20% of the work, I strongly think that for giving a picture of how it is best to do something, lying the foundations is very important. For that reason,the research work has been extensive and tries to cover most of the papers and reports published from the 1970s to the time of writing. Around90 references have been revised and maybe some of the conclusions and statementsin the work could conflict with the current paradigm. I have tried to state in the work the most updated research and developments.ThisBachelor’sthesis is addressed to plant operators who are willing to have a deeperunderstanding ofall aspects related to the measurement of the reflectance in a solar field. Besides, the manufacturers of reflectometers and their new products have been reviewed in this thesis to give a current vision of the state of the art of this technology.I have been manufacturing solar absorbers for parabolic troughs in a German company from 2009 to 2015. For that reason, I have apiece ofdeep knowledge in Concentrating Solar Power technology and my background in a manufacturing environment gives the thesisa practical vision of how to correctly implementthe measurement of reflectance in a concentrated solar energy plant. This Bachelor’s thesis has been written by a newbie for newbies on such matter with the intention of learning (myselffirst) more about how the solar radiation reaches the Earth, how it can be “farmed” to generate electricity,and how all these tiny littles defects on the mirrors, on the collector, on the foundation, on the sensors, etc. influence the performance of the Solar Thermal Energyplants. This work is organizedas follows. First,the main concepts and terminology related to the reflectance measurement are presented and explained. Next, a detailed description of the mirrors used in concentrated solar technologies is given togetheralong with the main factors affecting the loss of reflectance in a mirror. Following that, it will be presented the most common techniques and devices used to measure solar reflectance at the laboratory as well as at the solar field. In that chapter, it will be also focused on how to calculate the mean solar reflectance of a solar field.As a conclusion, a list of best practices and state-of-the-art references are given for measuring properly the reflectance of a mirror in a concentrated solar plant. ThisBachelor’sthesis has been redacted in Englishand ithas been finished inDecember 2020.