Refrigeración mediante sistemas activados con energía solar térmica : Caso de estudio aplicado a Uruguay.

Abstract

Esta tesis presenta un estudio sobre refrigeración solar, en particular, sobre los sistemas activados mediante energía solar térmica. En la primera parte del trabajo se resume el resultado de la revisión bibliográfica donde se describen las diferentes tecnologías existentes y su estado de desarrollo e investigación actual. En la parte central de la tesis, se desarrolló un caso de estudio para una aplicación concreta utilizando datos locales. Este caso de estudio se estructuró de la siguiente manera: primeramente, utilizando como referencia un artículo donde se detallan las ecuaciones termodinámicas que modelan el comportamiento de un sistema de refrigeración solar térmica, se las reprodujo utilizando el software estadístico R para construir un modelo propio. El sistema considerado es de los denominados en cascada, compuesto por un ciclo con un chiller de absorción vinculado a uno convencional de vapor-compresión mediante un intercambiador de calor que funciona como evaporador en el primero y como condensador en el segundo. A continuación, se recopilaron los datos y estudios estadísticos existentes de forma de tener un panorama sobre el consumo energético para refrigeración a nivel nacional. Esto permitió identificar aquellos subsectores de actividad en los cuales éste tiene mayor relevancia. Con el modelo termodinámico construido y validado previamente, se utilizó el año meteorológico típico uruguayo para aplicaciones de energía solar de forma de evaluar su desempeño para las condiciones climáticas locales en los departamentos de Montevideo y de Salto. Finalmente, para completar el trabajo se realizó una evaluación de la viabilidad económica de la instalación del sistema considerado para las condiciones económicas vigentes (tasas, precios, etc.) al momento de realizar este trabajo.

In this thesis, a study about solar-thermal-assisted refrigeration systems is presented. In the first part of the work, the result of the bibliography review is summarised where different existing technologies are described as well as its development and investigation current status. The fundamental part of this thesis is the development of a case-study which was elaborated using local data. This case-study was built as follows: firstly, a reference paper was selected in which the equations of the thermodynamic model of a solar-assisted refrigeration system were detailed to build our own model using the statistical software R. The selected system is a cascade one, composed of a refrigeration cycle with an absorption chiller interconnected with a conventional vapor-compression one through a heat exchanger that works as an evaporator in the absorption cylcle and as a condenser in the conventional one. In the following stage of the study, existent data, statistics and studies were gathered in order to obtain a general picture of how energy for refrigeration purposes is consumed in Uruguay; this enabled the identification of those activity sectors in which that consumption is most relevant. Using the previously tested and validated thermodynamic model, Uruguay´s typical methereological year for solar energy applications was used as input data to evaluate the performance of the modelled system for Uruguay in two different cities: Montevideo and Salto. Finally, the study was completed with an economic assessment of the system installation, considering the current values of electricity prices, equipment costs, discounts rates, etc. in order to evaluate its feasibility.