El modelado numérico y la simulación son necesarios para diseñar y optimizar procesos que incluyen energía solar de concentración (CSP) y procesos químicos industriales; sin embargo, no se ha utilizado ni sugerido ningún entorno de cosimulación en la literatura para tales plantas. Este documento sugiere un enfoque prometedor para construir un marco de simulación fácil de usar utilizando herramientas de código abierto.
El simulador DWSIM se aprovechó para incluir el modelo SAM CSP utilizando el lenguaje de programación Python. El modelo de CSP incluido se mejora mediante la adición de rutinas para automatizar el diseño del campo solar mediante la estimación de la superficie del campo solar y la elección adecuada de la capacidad de almacenamiento térmico y múltiple solar para un período operativo diario determinado. Este enfoque permite el uso de funciones de optimización DWSIM (optimización multivariable y análisis de sensibilidad) y operaciones lógicas (especificación, reciclado y bloque del controlador) para todo el proceso, incluida la unidad CSP. Además, la transferencia de datos entre ambas unidades es automática y bidireccional, lo que permite realizar cálculos iterativos. Como resultado, el método propuesto conduce al establecimiento de una plataforma de cosimulación homogénea que incluye todos los modelos necesarios para la CSP acoplada a una planta de ciclo Rankine orgánico (ORC) en estado estacionario. La simulación CSP-ORC se puede ejecutar utilizando un enfoque secuencial modular sin interferencia del usuario. La plataforma de cosimulación resultante se utilizó con éxito para diseñar un ORC con energía solar para un asentamiento rural árido en África. Los parámetros óptimos de diseño para un periodo de funcionamiento de 15 horas al día corresponden a una irradiación normal directa de 450 W/m la transferencia de datos entre ambas unidades es automática y bidireccional lo que permite cálculos iterativos. Como resultado, el método propuesto conduce al establecimiento de una plataforma de cosimulación homogénea que incluye todos los modelos necesarios para la CSP acoplada a una planta de ciclo Rankine orgánico (ORC) en estado estacionario. La simulación CSP-ORC se puede ejecutar utilizando un enfoque secuencial modular sin interferencia del usuario. La plataforma de cosimulación resultante se utilizó con éxito para diseñar un ORC con energía solar para un asentamiento rural árido en África. Los parámetros óptimos de diseño para un periodo de funcionamiento de 15 horas al día corresponden a una irradiación normal directa de 450 W/m la transferencia de datos entre ambas unidades es automática y bidireccional lo que permite cálculos iterativos. Como resultado, el método propuesto conduce al establecimiento de una plataforma de cosimulación homogénea que incluye todos los modelos necesarios para la CSP acoplada a una planta de ciclo Rankine orgánico (ORC) en estado estacionario. La simulación CSP-ORC se puede ejecutar utilizando un enfoque secuencial modular sin interferencia del usuario. La plataforma de cosimulación resultante se utilizó con éxito para diseñar un ORC con energía solar para un asentamiento rural árido en África. Los parámetros óptimos de diseño para un periodo de funcionamiento de 15 horas al día corresponden a una irradiación normal directa de 450 W/m El método propuesto conduce al establecimiento de una plataforma de cosimulación homogénea que incluye todos los modelos necesarios para la CSP acoplada a una planta de ciclo Rankine orgánico (ORC) en estado estacionario. La simulación CSP-ORC se puede ejecutar utilizando un enfoque secuencial modular sin interferencia del usuario. La plataforma de cosimulación resultante se utilizó con éxito para diseñar un ORC con energía solar para un asentamiento rural árido en África. Los parámetros óptimos de diseño para un periodo de funcionamiento de 15 horas al día corresponden a una irradiación normal directa de 450 W/m El método propuesto conduce al establecimiento de una plataforma de cosimulación homogénea que incluye todos los modelos necesarios para la CSP acoplada a una planta de ciclo Rankine orgánico (ORC) en estado estacionario. La simulación CSP-ORC se puede ejecutar utilizando un enfoque secuencial modular sin interferencia del usuario. La plataforma de cosimulación resultante se utilizó con éxito para diseñar un ORC con energía solar para un asentamiento rural árido en África. Los parámetros óptimos de diseño para un periodo de funcionamiento de 15 horas al día corresponden a una irradiación normal directa de 450 W/m2 , un cambio de temperatura del fluido caloportador de 75 °C, un múltiplo solar de 1,4 y 4 h de capacidad de almacenamiento.
Sigue, S., Abderafi, S., Vaudreuil, S. y Bounahmidi, T. ( 2023 ) . Diseño y simulación de estado estacionario de una planta de energía CSP-ORC utilizando un marco de cosimulación de código abierto que combina SAM y DWSIM . Progreso de la ciencia y la ingeniería térmicas , 37 , 101580 . https://doi.org/10.1016/j.tsep.2022.101580
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Publicado en la edición de enero de 2023 de Thermal Science and Engineering Progress
