Concentración solar y Calor de procesos industriales

Dr. Oscar Alfredo Jaramillo SalgadoCentro de Investigación en Energía. Universidad Nacional Autónoma de México

ojs@cie.unam.mx 22 FEB 2012

CONTENIDO DE LA PRESENTACIÓN

1. Objetivo2. Un poco de historia en el uso de la energía solar en la conversión

fototérmica3. Descripción de los colectores solares 4. Colectores sin seguimiento solar y alta temperatura

• Concentradores Parabólicos Compuestos (CPC)• Colectores de Tubos Evacuados

5. Colectores concentradores con seguimiento solar• Concentradores de canal parabólico (PTC)• Concentradores tipo Fesnel • Concentradores de disco parabólico• Concentradores de campo de helióstatos

6. Marco Teórico de los concentradores • Análisis óptico de los CPCs• Análisis térmico de CPCs• Análisis ópticos de PTC

• Análisis Térmico de PTC• Análisis por Segunda Ley de la Termodinámica

CONTENIDO DE LA PRESENTACIÓN

7. Calor de proceso industrial: consideraciones generales del diseño• Sistemas solares de aire y de agua para procesos industriales

8. Sistemas solares de generación del vapor• Steam-flash • Generación directa de vapor• Unfired boliler• Diseño del recipiente de destello de vapor

9. Aplicaciones químicas• Reformado de combustibles• Procesamiento de materiales• Celdas combustible• Detoxificación o remediación solar

Introducción a los captadores solares de mediana temperatura: caso particular los sistemas de concentración utilizando parábolas compuestas, canal parabólico, descripción y principio de funcionamiento. Tecnologías solares de alta temperatura descripción y principio de funcionamiento.

Describir el potencial de la utilización de la energía termosolar en la industria. Tecnologías solares disponibles.

1. Objetivo

2. Un poco de historia en el uso de la energía solar en la conversión fototérmica

• Siglos VII y VIII A. C., las sacerdotisas vestales romanas prendían fuego con espejos cónicos (Plutarco).

• 212 A. C., Arquímides defiende Siracusa de la flota romana (Galeno).

• 77 D. C., Los romanos usaban lentes para prender fuego y cauterizar heridas (Plinio).

• 1000, Proclus repite la hazaña de Arquímides durante el sitio de constantinopla (Ioanne Zonaras).

• 1615, Salomon de Caux construye la primera máquina solar a partir de diversos estudios sobre la condensación y expansión del vapor.

• Mitad del siglo XVII, Athanasius Kircher intenta repetir los espejos quemantes de Arquímides

• Finales del siglo XVII, von Tschirnhus construye lentes para derretir metales y cerámicas.

212 A. C., Arquímedes defiende Siracusa de la flota romana (Galeno).

• 1695, Targioni y Averani tratan de fundir diamante con un espejo concentrador.

• 1747, Buffon prende fuego a una celdas de madera a 65 metros de distancia, con un sistema de 168 espejos planos.

• 1744, Joseph Priestly produjo oxígeno calentando oxido mercúrico con un concentrador solar. Concluyo que el aire es una mezcla de gases

• Lavoisier también usó concentradores solares en sus experimentos.

• Bessemer (siglo XIX) usó concentradores para fundir cobre y zinc.

• Augustin Bouchot entre 1864 y 1882 construyo varios concentradores cónicos solares para mover máquinas de vapor.

• Ericsson, máquina con concentrador de canal parabólico en 1870.

• En 1912 Shuman construyó una planta de canal parabólico de 55 kW para bombear agua en Egipto.

•Horno Solar de Antoine Lavoisier

Exposición Universal de París, 1882Estos dispositivos fueron los precursores de los colectores parabólicos modernos

En la década de 1970 se llevan a cabo investigaciones muy importantes para generar electricidad mediante sistemas de engría solar.

1991, primera central eléctrica comercial con una capacidad de 354 MWe, basada sobre el concepto de energía solar concentrada (en California, Estados Unidos). Esta planta fue erigida sobre un área de 7 kilómetros cuadrados y suministraba a la red cerca de 800 millones de KWh/año.

Sin embargo, la mayoría de las plantas de energía solar concentrada en operación siguen siendo prototipos o plantas de demostración y requieren de importantes subsidios para su operación.

3. Descripción de los colectores solares •Los colectores de energía solar son tipos especiales de intercambiadores de

calor que transforman la energía de radiación solar en energía interna y dicha energía la transfieren a un medio de transporte.

•El principal componente de cualquier sistema de energía solar es el colector o captador solar.

•El captador o colector solar es un dispositivo que absorbe la radiación solar entrante, la convierte en calor, y la transfiere a un fluido térmico (por lo general agua, aceite o aire) que fluye a través del colector.

•La energía solar recogida se transporta mediante el fluido que circula hasta un tanque de almacenamiento de energía térmica, de la que pueden extraerse para uso nocturno o en días nublados, o bien se puede aplicar de manera directa.

•Existen básicamente dos tipos de colectores solares: no concentradores o estacionarios y de concentración.

•Un colector concentrador tiene una área para interceptar la radiación solar es mayor que el área del receptor donde se absorbe la radiación solar, ese decir, es capaz de aumentar el flujo de radiación.

•Los colectores de concentración son adecuados para aplicaciones de alta temperatura.

•La concentración se refiere al aumento o magnificación de la energía solar en el receptor del sistema. Es la relación entre el área de captación dividida por el área del receptor (conocida como concentración geométrica).

•Compound Parabolic Collectors (CPCs, Concentradores Parabólicos Compuestos)

•Colectores parabólicos compuestos (CPC) son los concentradores de No-imagen o que no forman una imagen bien definida del sol en el receptor. Tienen la capacidad de reflejar toda la radiación incidente dentro de los límites del receptor. Su potencial como colectores de energía solar fue señalado por Winston (1974). La necesidad de mover el concentrador para dar cabida a la orientación al cambio de la posición solar se puede reducir mediante el uso de CPCs (ver Figura 3.5)

•Los CPCs pueden aceptar la radiación solar entrante a través de una amplia gama de ángulos. Mediante el uso de múltiples reflexiones internas, la radiación que entra la abertura en el ángulo de aceptación de colección encuentra su camino a la superficie de absorción del receptor situado en la parte inferior del colector.

•El receptor puede tomar una variedad de configuraciones. Puede ser plana, bifaciales, cuña, o cilíndrica, como se muestra en la Figura 3.5. Los detalles sobre la forma de construcción de colector se presentan más adelante.

•Se han diseñado dos tipos básicos de colectores CPCs: simétrica y asimétrica. CPC suelen emplear dos tipos de receptrore: el tipo aleta con un tubo y receptores tubulares. El tipo de aleta puede ser plana, bifaciales, o de cuña, como se muestra en la Figura 3.5 para el tipo simétrico, y puede ser de un solo canal o multicanal.

4. Colectores sin seguimiento solar y alta temperatura

•Los CPCs deben tener un espacio entre el receptor y el reflector para evitar que el reflector actúe como aleta y conduzca el calor fuera del receptor. Esto resulta más importante para los de receptor plano.

•Para los usos de alta temperatura se puede utilizar un CPC con seguimiento. Cuando se utiliza el seguimiento, éste puede ser poco preciso e incluso intermitente, puesto que la razón de concentración es generalmente pequeña y la radiación se puede recoger y concentrar por una o más reflexiones en las superficies parabólicas.

• Colectores deTubos Evacuados•Los colectores de calor solar de tubos al vacío (o simplemente colectores de

tubos evacuados, CTE) funcionan de manera diferente que los colectores planos disponibles en el mercado. Estos colectores solares consisten en un tubo de calor dentro de un tubo sellado al vacío, como se muestra en la Figura 3.7. En una instalación real, los tubos están conectados a un mismo dispositivo o tubo como se muestra en la Figura 3.8.

•Los CTE han demostrado que la combinación de una superficie selectiva y como un supresor eficaz de la convección puede dar lugar a buen funcionamiento con temperaturas altas. El vacío reduce pérdidas por convección y conducción, así que los colectores pueden funcionar en temperaturas más altas que los colectores planos.

•Utilizan una pequeña cantidad de líquido que cambia de fase líquido-vapor (e.g., metanol) para trasportar el calor en un ciclo de evaporación-condensación. Porque no hay evaporación o condensación posible sobre la temperatura de cambio de fase el CTE ofrece la protección inherente contra la congelación y el recalentamiento. Este control de la temperatura es único del CTE.

•Las características típicas de un CTE se muestran en la Tabla 3.2. Los CTE en el mercado exhiben muchas formas del receptor y es posible encontrar el mercado CTE acoplados a CPC.

•Otro tipo de colector desarrollado recientemente es el colector parabólico compuesto integrado (CPCI). Éste es un colector evacuado en el cual, en la parte inferior del tubo de cristal, un material reflexivo está fijo (Winston et al., 1999). En este caso, se utiliza un reflector del CPC, Figura 3.10a, o un reflector cilíndrico, Figura 3.10b. Este último no alcanza la forma de un reflector de concentración pero tiene un costo de fabricación muy bajo. De esta manera, el colector combina en una sola unidad las ventajas del aislamiento del vacío y de la concentración sin seguimiento solar. En otro diseño, se desarrolla un CPCI de seguimiento que es conveniente para los usos de alta temperatura (Grass et al., 2000).

• Colectores concentradores con seguimiento solar

•Las temperaturas de los sistemas de energía solar se pueden aumentar disminuyendo el área del receptor y reducir así las pérdidas de calor. La temperatura alcanzada por estos sistemas está muy por encima de los colectores de placa plana. La concentración se logra interponiendo un dispositivo óptico entre la fuente de radiación y la superficie absorsión de energía. Los concentradores de concentración ofrecen grandes ventajas sobre los que no cuentan con concentración (Kalogirou y otros, 1994a).

•Muchos diseños se han considerado para la concentración de la energía solar. Los concentradores pueden ser reflectores o refractores, pueden ser cilíndricos o parabólicos, y pueden ser continuos o divididos en segmentos. Los receptores pueden ser convexos, planos, cilíndricos, o cóncavos y pueden ser o no cubiertos con películas selectivas y pueden o no estar protegidos por vidrio de alta pureza.

•Las razones de concentración, es decir, el cociente entre la abertura del concentrador (o área de captación) y el área del receptor, pueden variar por varias órdenes de la magnitud, desde unas cuantas unidades hasta valores del orden de 10,000.

•En los sistemas de concentración se requiere alta precisión en el seguimiento y alta calidad del sistema óptico.

Las ventajas principales son:• El fluido operante puede alcanzar temperaturas más que un sistema de placa plana con la misma superficie de captación de energía solar. Esto significa que una disponibilidad termodinámica más alta se puede alcanzar.•Se logran temperaturas para hacer funcionar dispositivos termoiónicos, termodinámicos, u otros de alta temperatura.•La eficacia térmica es mayor debido a que se reducen las pérdidas de calor concerniente al área del receptor.•El costo-beneficio es mayor en los colectores de cocentración.•Debido al área relativamente pequeña del receptor, el tratamiento superficial selectivo y el aislamiento de vacío para reducir las pérdidas de calor y mejorar la eficacia del colector haciendolos económicamente viables.

Sus desventajas son:•Los sistemas del concentrador recogen poco radiación difusa.•Se requiere cierta forma de sistema de seguimiento solar para permitir operar el colector de concentración. •Las superficies reflectoras solares pueden perder su reflexión con el tiempo y pueden requerir la limpieza periódica y restauración.•Los costos de inversión y mantenimiento son mayores.

•El movimiento del sol se puede seguir por dos métodos. •El primer es el método altazimuth, que requiere el dispositivo de seguimiento

dar vuelta en altitud y acimut, es decir, cuando éste se realizada correctamente, este método permite al concentrador seguir el sol exactamente. Los colectores solares paraboloidales utilizan generalmente este sistema.

•El segundo es un eje que de seguimeinto, en el cual el colector sigue el sol en una sola dirección, de Este al Oeste o de Norte a Sur. Los colectores parabólicos del canal utilizan generalmente este sistema. Estos sistemas requieren ajuste continuo y exacto para compensar los cambios en la altitud solar del sol. El seguimiento de tipo ecuatorial, el eje de rotación se encuentra fijo y es paralelo al eje de rotación de la tierra.

•Como se menciono, una desventaja de los colectores concentradores es que solamente utilizan la componente directa de la radiación solar, porque la componente difusa no se puede concentrar por la mayoría de los concentradores.

•El colector que concentrador puede capturar más radiación por unidad de área de abertura que un colector del placa plana.

•La luz reflejada o refractada se concentra en una zona focal, así se aumenta el flujo de energía en el receptor.

•Los concentradores se puede también clasificar en los que forman una imagen bien definida del sol y aquellos que no forma una imagen definida (como el caso del CPC)

•Los colectores que forman una imagen definida en le receptor son:•Concentrador de canal parabólico .•Reflector lineal tipo Fresnel.•Plato parabólico.•Receptor de torre central.

5. Colectores concentradores con seguimiento solar

•Para entregar temperaturas altas con buena eficacia se requiere un colector solar de alto rendimiento. Sistemas con estructuras ligeras y de tecnología económica para procesos hasta 400°C se pueden obtener con concentradores de canal parabólicos (PTCs). Estos pueden producir con alta eficiencia temperaturas entre 50°C y 400°C.

• Concentradores de canal parabólico

•Los PTCs son fabricados doblando una hoja del material reflexivo en forma parabólica.

•Un tubo negro del metal, cubierto con un tubo de cristal para reducir pérdidas de calor, se coloca a lo largo de la línea focal del receptor (ver Figura 3.13).

•Cuando la parábola se apunta en la dirección el sol, los rayos inciden paralelos y se reflejan sobre el tubo del receptor.

•La radiación concentrada que alcanza el tubo del receptor calienta el líquido que circula a través de él, así transformando la radiación solar en calor útil. Es suficiente utilizar un seguimiento de un solo eje y es posible producir módulos que son colocados uno tras otro para formar un colector largo.

•El colector se puede orientar en dirección Este-Oeste, siguiendo el sol Norte a Sur (altura solar), o en una dirección Norte-Sur, siguiendo el sol de del Este al Oeste ( a lo largo del día).

•Para PTCs orientados Este-Oeste con seguimiento solo de la altura solar (Norte-Sur)el ajuste día a día resulta muy pequeño por lo que se hace semanal, quincenal o mensualmente. Al mediodía solar opera siempre frente al sol con máxima eficiencia óptica y durante las horas tempranas y últimas del día está reduce grandemente, debido a los ángulos de incidencia (pérdida de por efecto coseno).

•Los PTCs canales orientados Norte-Sur con seguimiento Este-Oeste tienen su pérdida más alta al mediodía por efecto coseno y se reduce en las mañanas y en las tardes. Pero estos presentan mayores horas de operación.

•El receptor de un canal parabólico es lineal. Generalmente, se coloca un tubo a lo largo de la línea focal para formar un receptor superficial externo (véase el cuadro 3.13). El tamaño del tubo, y por lo tanto la razón de concentración, es determinado por el tamaño de la imagen reflejada del sol y las tolerancias de la fabricación del canal.

•La superficie del receptor típicamente cuenta con una capa selectiva con una alta absorción para la radiación solar pero una emitancia baja para la pérdida por radiación térmica.

•Un tubo con cubierta de cristal se coloca generalmente alrededor del tubo del receptor para reducir las pérdidas de calor por convección del receptor

• Una desventaja del tubo de la cubierta de cristal es que la luz reflejada del concentrador debe pasar a través del vidrio para alcanzar el recpetor, agregando una pérdida de la transmitancia (solo se logra alcanzar el 0.9 cuando el vidrio está limpio). El sobre de vidrio se tiene generalmente una capa antireflejante para mejorar transmisividad.

•Para aumentar el funcionamiento del colector, particularmente para usos de alta temperatura, se evacua el espacio entre el tubo receptor y la cubierta de cristal.

•Es común que la longitud total del tubo del receptor del PTCs es de 25 a 150 m.

Un ejemplo de PTC es el colector solar producido por los Industrial Solar Technology (IST) Corporation. Los IST iniciaron varias instalaciones de proceso de calor en los Estados Unidos (a finales de siglo eran cerca 2700 m2 de área de captación) (Kruger et al., 2000). El canal parabólico de los IST se ha probado y se ha evaluado a fondo en el laboratorio nacional de Sandia (Dudley, 1995) y el centro aeroespacial alemán (DLR) (Kruger et al., 2000) para estimar su eficiencia y su durabilidad. Las características del sistema del colector de los IST se muestran en la Tabla 3.3.

• Concentradores tipo Fesnel

•Los colectores de Fresnel tienen dos variaciones: el colector de lente de Fresnel (FLC), mostrado en la Fgura 3.17a, y el reflector linear de Fresnel (LFR), mostrado en la figura 3.17b.

Las tiras se pueden también montar de manera plana en un campo y la luz se concentra en un receptor fijo lineal, como se muestra en la Figura 3.18. En este caso, los reflectores pueden ser largos y el receptor no tiene que moverse. La ventaja más grande de este tipo de sistema es que utiliza reflectores planos que son más baratos que los reflectores parabólicos. Además, éstos se montan cerca del suelo, así reduciendo al mínimo requisitos estructurales. El primero en aplicar este principio fue el gran pionero solar Jorge Francia (1968), que desarrolló sistemas de Fresnel en Génova, Italia, en los años 60. Estos sistemas demostraron que se pueden alcanzar temperaturas elevadas al usar tales sistemas

• Concentradores de disco parabólico

El receptor absorbe la energía solar concentrada, convirtiéndola en energía térmica y transfiriéndola a un fluido. Esta energía se transforma entonces en electricidad mediante un generador Stirling. Los sistemas parabólicos de plato pueden alcanzar temperaturas superiores a 1500°C. Ya que los receptores se distribuyen a lo largo de un campo de colectores, los platos parabólicos a menudo se llaman sistemas de receptor distribuido. Los platos parabólicos tienen varias ventajas importantes (De Laquil et al., 1993):

1. Porque están apuntados siempre en el sol, son los más eficientes de todos los sistemas de colector solar.2.Tienen típicamente cocientes de concentración en la gama de 600 a 2000 y son así muy eficientes la conversión de la energía solar.3.Son unidades modulares y pueden funcionar independiente o pueden interconectarse para formar un sistema más grande.

•Para temperaturas extremadamente altas, una multiplicidad de espejos planos, o helióstatos con montajes de seguimiento altazimuth se puede utilizar para reflejar su radiación solar directa a un blanco común (ver Figura 3.21). Esto se llama campo del helióstato con receptor de torre central.

•Los heliostatos pueden ser espejo levemente cóncavo, y las granes cantidades de energía radiativa llegan a una cavidad que es acoplada a un generador de vapor de temperatura y presión alta para producir electricidad.

Los receptores centrales tienen varias ventajas (De Laquil et al,, 1993):1. Recogen energía solar y la transfieren a un solo receptor, así se reduce al

mínimo los requisitos de transporte de la energía térmica2. Alcanzan típicamente cocientes de concentración de 300 a 1500 y así que

son muy eficientes3.Pueden almacenar convenientemente energía térmica.4.Se pueden escalar (generalmente más de 10 MW) y se benefician así de

economías de escala.

Cada helióstato puede contar con 50 a 150 m2 de superficie reflectiva, con cuatro espejos instalados en un pilar común como se muestra en la Figura 3.22.

• Concentradores de campo de helióstatos

6. Marco Teórico de los Concentradores

El cociente de concentración o razón de concentración (C) se define como la razón del área de abertura y el área del receptor; es decir,

Por lo tanto, la energía irradiada desde el sol y recibida por el concentrador es

Un receptor (perfecto) de cuerpo negro irradia la energía igual a y una fracción de esto alcanza el sol,

Bajo esta condición idealizada, la temperatura máxima del receptor es igual a la del sol. Según la segunda ley de la termodinámica, esto es verdad solamente cuando ________ . Por lo tanto, de (3.80) y (3.81)

Puesto que el valor máximo de es igual a 1, el cociente de concentración máximo para los concentradores tridimensionales es :[ considerando que ]

Análogamente para un receptor lineal se tiene

• Análisis óptico de los CPCs

Para CPCs estacionarios el ángulo de aceptación mínimo es igual a 47°. Este ángulo cubre la declinación del sol a lo largo del año (2 X 23.5°).

En la práctica, ángulos más grandes se utilizan para permitir al colector recoger la radiación difusa a expensas de un cociente de concentración más bajo.

• Análisis térmico de CPCs

La eficiencia instantánea, , de un CPC se define como el aumento de la energía útil dividido por la radiación incidente en el plano de la abertura; es decir,

En la Ecuac. (3.85), Gt es la radiación total del incidente en el plano de la abertura. La energía útil, Qu, se obtiene mediante

La radiación absorbente, S, se obtiene de (Duffie y Beckman, 1991):

• Análisis óptico de los PTCs

Para un receptor tubular, la razón de concentración es:

De hecho, la magnitud del ángulo del borde determina el material requerido para la construcción de la superficie parabólica. La longitud de la curva de la superficie reflexiva se obtiene mediante

donde Hp es Latus Rectum de la parábola (m). Ésta es la abertura de la parábola en el punto focal.

La eficiencia óptica se define como el cociente de la energía absorbida por el receptor y la energía incidente en la abertura del colector. La eficiencia óptica depende de las características ópticas de los materiales implicados, de la geometría del colector, y de las imperfecciones que se presentan en la construcción del colector (Sodha et al., 1984),

Durante la operación anormal de un PTC, algunos de los rayos reflejados cerca del extremo del concentrador no pueden alcanzar el receptor. Esto se llama el efecto de borde como se muestra en la Figura 3.39

Los errores asociados a la superficie parabólica son de dos tipos: aleatorios y no-aleatorios (Guven y Bannerot, 1985). Los errores aleatorios se definen como esos errores que se deben a la naturaleza del azar y, por lo tanto, se puedan representar por distribuciones de probabilidad normales. Los aleatorios se identifican como cambios evidentes en la anchura del sol, los efectos de la dispersión causados por los errores aleatorios de la pendiente de la parábola (es decir, distorsión de la parábola debido a carga del viento), y efectos de dispersión asociados a la superficie reflectiva. Los errores no-aleatorios se presentan en el ensamble de fabricación o la operación del colector. Estos se pueden identificar como imperfecciones del perfil del reflector, errores del seguimiento y errores de localización del receptor. Los errores aleatorios son modelados estadísticamente, determinando la desviación estándar de la distribución total de la energía reflejada, en la incidencia normal (Guven y Bannerot, 1986),

Los errores no-aleatorios son impuestos por el ángulo de error (es decir, el ángulo entre el rayo reflejado del centro del sol y la normal al plano de abertura del colector) y del desplazamiento del receptor del foco de la parábola (dr). Puesto que los errores del perfil del reflector y la mala colocación del receptor a lo largo del eje de Y esencialmente tienen el mismo efecto, se utiliza un solo parámetro para explicar ambos. Según Guven y Bannerot (1986), los errores aleatorios y no-aleatorios se pueden combinar con los parámetros del colector, el cociente de concentración (C), y el diámetro geométricos del receptor (D). Al usar los parámetros universales del error, se puede formular el factor de intercepción, (Guven y Bannerot, 1985):

La distribución de la razón de concentración local para un PTC se muestra en la Figura 3.40. La forma de las curvas depende de los errores aleatorios y no-aleatorios. Debe observarse que la distribución es para la mitad del receptor está demostrada en el Figura 3.40.

El ángulo de incidencia solar, , es el ángulo entre los rayos del sol y el normal a la superficie de captación.

Una manera más representativa de mostrar esta distribución para el receptor se grafica en la Figura 3.41. Como se puede ver, la parte superior del receptor esencialmente recibe solamente la radiación directa del sol y la concentración máxima, cerca de 36 soles, ocurre a un ángulo de incidencia de 0° y en ángulo de 120°.

• Análisis Térmico de PTC

El análisis térmico generalizado de un concentrador solar es similar a el de un colector de placa plana. Es necesario derivar las expresiones apropiadas para el factor de eficiencia del colector, F’; el coeficiente global de pérdidas, UL; y el factor de remoción de calor del colector, FR.

Para un receptor de tubo desnudo y si se asume que ningún gradiente de temperatura a lo largo del receptor, el coeficiente de pérdidas que considera convección, radiación de la superficie y conducción a través de la estructura de soprte,

El coeficiente linealizado de la radiación se puede estimar de

Si un solo valor de la hr no es aceptable debido a las variaciones grandes de la temperatura a lo largo del flujo de fluido, el colector se puede dividir en l pequeños segmentos, cada uno con una hr constante.

Otro análisis generalmente realizado para los PTCs es un modelo por trozos del receptor de dos dimensiones considerando la variación circunferencial del flujo solar mostrada en las Figuras 3.40 y 3.41. Tal análisis puede ser realizado dividiendo el receptor en secciones nodales longitudinales e isotérmicas, según se muestra en la Figura 3.42, y aplicando el principio de balance energético a la cubierta de vidrio y a los nodos del receptor (otros de Karimi y, 1986).

• Análisis por Segunda Ley de la TermodinámicaEl análisis presentado aquí se basa en el trabajo de Bejan (Bejan et al., 1981; Bejan, 1995). El análisis, sin embargo, se adapta a los concentradores de imagen, porque la minimización de la generación de la entropía es más importante para los sistemas des alta temperatura. Considere que el colector tiene un área de abertura (o el área total del helióstato), Aa, y recibe la radiación solar Q*, según se muestra en la Figura 3.44. El traspaso térmico solar neto, Q*, es proporcional al área del colector, Aa, y proporcionalmente, al factor q* (W/m2), que varía con la posición geográfica respecto a la tierra, la orientación del colector, condiciones meteorológicas, y la hora. En este análisis, q* se asume como constante y el sistema está en un estado estacionario; es decir,

Para sistemas de concentración, q* es la energía solar que llega al reflector. Para obtener la energía que llega al receptor del colector, se debe a la exactitud del mecanismo de seguimiento, de los errores ópticos del reflector, incluyendo su reflectividad, y las características ópticas de la envolvente de vidrio del receptor. Por lo tanto, la radiación que llega al receptor, qo*, es una función de la eficiencia óptica, que explica todos estos errores. Para los colectores de concentración se puede utilizar la Ecua. (3.106). La radiación que llega al receptor es (Kalogirou, 2004):

Parte de la radiación solar incidente se entrega como calor útil (o al usuario) como a la temperatura del receptor, Tr. La fracción restante, Qo, representa las pérdidas de calor del colector hacia el ambiente :

donde Qo se estima como

Al combinar las ecuas. (3.133) y (3.134), es evidente que ocurre la temperatura máxima del receptor cuando Q=0, es decir, cuando la transferencia térmica Q* se pierde al ambiente. La temperatura máxima del colector se da en forma adimensional como

•Bejan, A., 1995. Entropy Generation Minimization, second ed. CRC Press, Boca Raton, FL, Chapter 9.

•Bejan, A., Kearney, D.W., Kreith, F., 1981. Second law analysis and synthesis of solar collector systems. J. Solar Energy Engin. 103, 23–28.

•Dudley, V., 1995. SANDIA Report Test Results for Industrial Solar Technology Parabolic Trough Solar Collector, SAND94-1117. Sandia National Laboratory, Albuquerque, NM.

•Duffie, J.A., Beckmanm, W.A., 1991. Solar Engineering of Thermal Processes. John Wiley & Sons, New York.

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REFERENCIAS

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Comparison of predicted and measured performance of an integrated compound parabolic concentrator (ICPC). In: Proceedings of ISES Solar World Congress on CD ROM. Jerusalem, Israel.

REFERENCIAS

7. Calor de proceso industrial: consideraciones generales del diseño

Más allá de los usos a baja temperatura, hay varios campos potenciales para el uso de la energía térmica solar a mediana temperatura (80-240°C). El más importante de ellos es la producción de calor para los procesos industriales, que representa una cantidad significativa de calor. Por ejemplo, la demanda industrial del calor constituye el cerca de 15% de la demanda total de las necesidades energéticas finales en los países europeos. La actual demanda energética en la UE para las temperaturas medias y medio-altas se estima en alrededor 300 TWh/a (Schweiger et al., 2000).

Varios estudios de la demanda de calor de procesos industriales, algunos sectores industriales se han identificado con condiciones favorables para el uso de la energía solar. Los procesos industriales más importantes en los que se puede usar energía solar de mediana temperatura son: esterilización, pasteurización, secado (granos, frutas, maderas), hidrolización, destilación y evaporación, lavado y limpieza, y polimerización. Algo de los procesos más importantes y de la gama de las temperaturas requeridas para cada uno se muestra en Tabla 7.1 (Kalogirou, 2003).

Los sistema de termosolares se benefician del efecto de escala. Por lo tanto, los costos de inversión deben ser comparativamente bajos, incluso si los costos para los captadores de mediana temperatura son más altos se amortizan rápidamente por el ahorro de combustible. Una forma para asegurar viabilidad económica es diseñar los sistemas sin almacenaje de calor, es decir, el calor solar se alimenta directo en un proceso conveniente.

Generalmente, dos problemas fundamentales se necesitan considera al diseñar un sistema de energía solar para calor de proceso industrial. Estos se refieren la cantidad de energía que se empleará y la temperatura en el cual el calor debe ser entregado.

También se debe considerar si se requieren diferentes temperaturas durante el proceso, ya que se pueden requerir temperaturas que varían por varias decenas de grados Celsius en las diferentes etapas.

De cualquier forma, es necesario realizar modelación teórica o experimental antes de llevar a la practica un sistema de energía solar que será aplicado a un proceso particular.

Otra consideración importante es que, en muchos procesos industriales, las granes cantidades de energía son requeridas en pequeños espacios. Por lo tanto, puede haber un problema para la localización de captadores solares. Los captadores se pueden situar en los techos de los edificios o terrenos adyacentes. La localización de los colectores en tales áreas, sin embargo, da lugar a operar largar tuberías o de conductos, que causan pérdidas de calor que se deben considerar en el diseño del sistema.

Cuando los captadores se colocan en la azotea de una fábrica se debe asegurar que las filas no se sobren entre si. El área captación se puede limitar por el área, la forma, y la orientación de la azotea. Resulta muy importante considerar la carga muerta (peso neto del sistemas) y dinámica (distribución de carga durante el uso del sistema, carga por viento, ráfagas de viento, huracanes) del uso de captadores en las azoteas.

En un sistema solar de calor del proceso industrial, la interconexión de los colectores con los suministros de energía convencionales se debe hacer de una manera compatible con el proceso. La manera más fácil de lograr esto es usando el almacenamiento de calor, que puede también permitir que el sistema trabaje en períodos de baja irradiación y durante la noche.

En la mayoría de las fábricas utilizan un sistema central como fuente del calor que suministra agua caliente o vapor a una presión que corresponde a la temperatura más alta necesaria en los diversos procesos. Agua caliente o vapor de baja presión con temperaturas menores que 150° se puede utilizar para precalentar agua (u otros líquidos) usada para los procesos (lavando, teñido, etc.), para la generación del vapor, o por el empalme directo de la Sistema Solar a un proceso individual que trabaja a temperaturas por bajo de la fuente central de vapor. Varias posibilidades se muestran en la Figura 7.1.

Sistemas solares de aire y de agua para procesos industriales

Los sistemas solares de aire son de circuito abierto y de recirculación. En el circuito abierto, el aire ambiente se calienta y no es posible la recirculación del aire debido a que atrapa contaminaste durante el desarrollo del proceso (v. g. pintado con pistola, secado de sustancias solventes, aire fresco de abastecimiento a hospitales, entre otros). En la recirculación de sistemas de aire, una mezcla de aire reciclado y de aire ambiente se suministra a los captadores solares. El índice de humedad del aire, puede ser controlado mediante la temperatura y la humedad del aire de la fuente.

También los sistemas de calentamiento de agua pueden ser de circuito abierto o de circuito cerrado. Lo más común es que sean de circuito cerrado y presenten un intercambiador de calor para transferir la energía térmica ganada en el campo de captadores solares hasta el proceso industrial.

En un arreglo serie, mostrado en la Figura 7.2, la energía se utiliza para precalentar el líquido de transferencia térmica de la carga, que se puede calentar más en caso necesario, por un calentador auxiliar, para alcanzar la temperatura requerida. Si la temperatura del líquido en el tanque de almacenaje es más alta que lo requerida por la carga, una válvula de tres vías se utiliza para mezclarla con el agua fría de retorno de la carga térmica del proceso.

La configuración paralela se muestra en la Figura 7.3. Puesto que la energía no se puede entregar a la carga con una temperatura por bajo de la temperatura requerida, el sistema de captadores solares debe poder producir la temperatura requerida antes de que la energía pueda ser entregada.

Una configuración en serie es preferida sobre una paralela porque proporciona una temperatura promedio de funcionamiento más baja en el sistema de captación solar, que lleva a una eficiencia de sistema más alta. La alimentación paralela sin embargo, es común en la generación de vapor para procesos de medio-alta temperatura (Figura 7.4)

8. Sistemas solares de generación del vapor

Los captadores de canal parabólicos se emplean con frecuencia para la generación solar del vapor porque se pueden obtener temperaturas altas sin la degradación seria en la eficiencia del sistema solar. El vapor a baja entalpía se puede utilizar en la industrial, en la esterilización de materiales quirúrgicos para humanos y animales, en los evaporadores para desalación, entre otros. Se han empleado tres métodos para generar el vapor usando concentradores de canal parabólico (Kalogirou et al., 1997):

1. El concepto del steam-flash o flasheo, en el cual de agua se calienta a alta presión en el colector y se destella para producir el vapor al bajar su presión en un recipiente separado.2.El concepto de generación directa de vapor o in situ, en el cual se presenta un flujo bifásico en el receptor del colector para generar el vapor.3.El concepto unfired boliler (caldera sin combustión), en el cual un líquido de transferencia de calor (aceite o glicoles principalmente) se circula a través del campo de concentradores y del vapor se genera en un intercambiador de calor.

Los tres sistemas de generación de vapor tienen ventajas y desventajas.

El sistema del steam-flash se muestra esquemáticamente en la Figura 7.5. En este sistema el agua se mantiene a alta presión para evitar la ebullición, se circula a través de los concentradores de canal parabólico y se destella a través de una válvula de estrangulación y vierte a un recipiente cerrado y presurizado (flash vessel).

Steam-flash

El concepto de generación de vapor directa o in situ, mostrado en Figura 7.6, utiliza una configuración de sistema similar al de flasheo pero sin el sistema de destello. La ebullición y el vapor se forma directamente en el tubo del receptor del concentrador. Según Hurtado y Kast (1984) , los costos de capital asociados a vapor directo y los sistemas de flasheo son aproximadamente iguales.

Generación directa de vapor

Un diagrama de unfired boliler se muestra en la Figura 7.7. En este sistema, un líquido (anticongelante y anticorrosivo) de transferencia térmica se circula a través del colector, donde las presiones del sistema son bajas y el control es sencillo. Estos factores superan en gran parte las desventajas de circuitos de agua y son las razones principales del uso predominante de los sistemas de aceite como fluido térmico en sistema de generación de vapor para procesos industriales actuales.

Unfired boliler

Diseño del recipiente de destello de vaporPara separar vapor a presión baja se utiliza un recipiente de flasheo de vapor. Esto es un recipiente vertical, como se muestra en la Figura 7.8, con la entrada del agua de alta presión aproximadamente una tercera parte de su altura. El diseño estándar de recipientes de destello requiere que el diámetro del recipiente se diseña para un flujo de 3 m/s. Esto asegura que ninguna gota de agua caiga hacia la parte inferior del recipiente en contraflujo de vapor. Se requiere de un altura adecuada sobre la entrada para asegurar la separación. La separación también es facilitada apuntando la entrada hacia abajo en el recipiente. El tamaño de la conexión del agua se establece para reducir al mínimo la caída de presión del recipiente a la entrada de la bomba para evitar la cavitación.

Reformado de combustibles

La energía solar es esencialmente ilimitada y su utilización no crea problemas ecológicos. Sin embargo, la radiación solar es intermitente y no está distribuida uniformemente. Hay así una necesidad de almacenar la energía solar y de transportarla de las regiones altamente soleadas, tales como desiertos, a las regiones pobladas industrializadas. Un modo eficaz de alcanzar esto es mediante la conversión fototermoquímica de la energía solar en los combustibles químicos.

Con este fin se requieren colectores del alta concentración de energía donde uno puede suministrar energía a los procesos des alta temperatura para conducir reacciones endotérmicas.

El hidrógeno será en le futuro el principal combustible utilizado por celdas de combustible, sistemas de combustión externa y combustión interna. Su almacenamiento aún presenta retos importantes de desarrollo en ingeniería que deberán ser resueltos en los próximos años.

Diferentes vías para la obtención de hidrógeno

El hidrógeno puede ser obtenido de la transformación de un combustible fósil, a esto se llama generalmente reformado de combustible. El reformado con vapor es un ejemplo, en el cual el vapor se mezcla con el combustible fósil a temperaturas alrededor de 760°C. Esta temperatura alta se puede obtener quemando combustibles convencionales o por un sistema solar de alta concentración. La ecuación química de esta reacción de reformado para el gas natural (metano CH4) es

Esta manera de producir hidrógeno es una de las más usados industrialmente ya que la reacción es rápida y es casi completa. Otro proceso es emplear CO2 en lugar de agua; esto es:

En el cracking los hidrocarburos de cadenas largas de carbón son sometidos a altas temperaturas para fragmentar las cadenas largas en unidades moleculares pequeñas. En esta ruta se utilizan diversos catalizadores y se producen diversos materiales; entre ellos se encuentra el hidrógeno.

El hidrógeno también se encuentra en el agua. Para obtener este elemento a partir del agua es necesario romper el enlace O-H, lo cual no es fácil ya que esta unión es una de las más energéticas. Sin embargo existen varios procesos para disociar el agua, entre los cuales se encuentra la termólisis directa del agua. Esta manera de producir hidrógeno consiste en aplicar el calor necesario a la molécula de agua para romper el enlace O-H, esto es:

Esta reacción necesita temperaturas de aproximadamente 2900K para alcanzar un grado de disociación razonable (alrededor del 35%). Este nivel de temperatura es uno de los principales inconvenientes por los que este proceso casi no es utilizado ya que, para estas temperaturas, se tienen problemas con los materiales. Otro inconveniente es que los productos gaseosos deben ser separados inmediatamente después de efectuada la reacción para evitar su recombinación. Si no se realiza una separación efectiva, se puede terminar con una mezcla explosiva. En los años 80s, en el laboratorio solar de Odeillo, se desarrolló un sistema que realiza la termólisis directa y que utiliza la energía solar concentrada.

El Horno Solar es un dispositivo especializado para investigación científica donde actualmente se estudian los ciclos termoquímicos de las reacciones posibles para obtención de hidrógeno.

Los hornos solares se componen de

•Helióstato de seguimiento continuo del Sol.

•Espejo concentrador parabólico o conjunto de espejos esféricos.

•Mesa de experimentación en la región focal.

Otra vía para la obtención de hidrógeno es le uso de energía solar concentrada para activar reacciones termoquímicas reversibles. Así se puede utilizar bióxido de cerio o bien oxido de cinc.

Laboratorio solar de Odeillo en Francia.

Los reactores químicos solares utilizan como fuente de calor de proceso a la energía solar concentrada; y estos se pueden clasificar en dos grandes grupos

1. Reactores irradiados indirectamente. En estos reactores el calentamiento de los reactivos se realiza de manera indirecta. Este calentamiento implica el uso de un material o compuesto que absorba la radiación solar concentrada, y, posteriormente, la transmita por conducción y radiación al sitio donde se lleva a cabo la reacción. Estos tienen la ventaja de que no necesitan una ventana transparente, lo cual hace que su costo disminuya. No obstante están restringidos por las limitaciones impuestas por los materiales de construcción de las paredes del reactor, tales como, la conductividad térmica, la temperatura máxima de operación, la absortancia radiativa y la resistencia a choques térmicos.

2. Reactores irradiados directamente. En estos las partículas reactivas están directamente expuestas a la radiación solar concentrada, lo cual provee eficientemente la energía al sitio de reacción. Con este tipo de reactores se evitan las limitaciones anteriormente mencionadas; sin embargo, cuando se trabaja con atmósferas inertes, se requiere una ventana transparente. Esta ventana es un componente caro y problemático ya que a altas presiones puede romperse (se necesita modificar la forma y el grosor para que esto no ocurra) o, en ambientes gaseosos severos, puede ensuciarse perturbando la radiación solar que está entrando a la cavidad [2]; también puede ocurrir que si las partículas, que están a temperaturas muy altas, logran un contacto directo con la ventana, estas provoquen spots calientes en su superficie, lo cual provoca la destrucción de la ventana por estrés térmico por sobrecalentamiento local.

Reactor termoquímico solar para producción de hidrógeno por disociación de metano, en un concentrador de foco puntual tipo plato parabólico.

Procesamiento de materiales

El tratamiento de materiales con energía solar implica el afectar la transformación y composición química de materiales por su exposición directa a la energía solar concentrada. Con este fin, utilizamos hornos solares de alta concentración.

La energía solar puede también asistir al proceso de materiales que son altamente intensivos en energía, alta temperatura, como en la producción de aluminio. También incluye los usos relacionados con la producción de productos des alto valor agregados , tales como folurenos, que son moléculas grandes de carbón con potencial importante en usos comerciales en semi y superconductores, a los productos básicos tales como cemento (Norton, 2001). Ningunos de estos procesos, sin embargo, han alcanzado comercialización a gran escala.

En un horno solar de 2 kW se estudió la descomposición térmica del dióxido titanium a las temperaturas de 2000-2500°C en una atmósfera del argón (Palumbo y otros, 1995). La tasa de descomposición fue limitada por la razón a la cual el oxígeno difunde del interfaz del líquido-gas.

Un proceso termoquímico solar desarrollado por Steinfeld et al. (1996) combina la reducción del óxido de cinc con la reforma del gas natural, llevando a la producción del cinc, del hidrógeno, y del monóxido de carbono. En el equilibrio, la composición química en un reactor solar de cuerpo negro funcionado en una temperatura alrededor de 1000°C, a presión atmosférica y concentración solar de 2000, se han obtenido eficiencias entre 0.4 y 0.65, dependiendo de la recuperación de calor del producto. Un reactor químico solar de 5 kW fue empleado para demostrar esta tecnología en un horno solar del alto flujo radiativo. Las partículas del óxido de cinc fueron introducidas continuamente en un flujo de vórtice. Las partículas de óxido de cinc se exponen directo al alto flujo radiativo, evitando la disminución de la eficiencia y el costo por el uso de cambiadores de calor.

Una cela de combustible es un dispositivo electroquímico que convierte la energía química de un combustible, tal como hidrógeno, gas natural, metanol, o gasolina, y un oxidante, tal como aire u oxígeno, en electricidad. Los dispositivos electroquímicos generan electricidad sin la combustión del combustible y del oxidante, en comparación con lo que ocurre con métodos tradicionales de producción eléctrica. En principio, una celda de combustible funciona como una batería, pero a diferencia de una batería, no requiere la recarga. De hecho, una celda de combustible produce electricidad y calor mientras se suministren el combustible y un oxidante. Una celdas de combustible, como una batería, tiene cátodo cargado positivamente y el ánodo cargado negativamente y un material iónico conductor llamó electrólito. El combustible principal usado en celdass de combustible es hidrógeno.

La construcción de la celda de combustible consiste generalmente de un electrodo del combustible (ánodo) y un electrodo del oxidante (cátodo) separado por una membrana iónica conductora. En la celda de combustible básica, el oxígeno esta presente en un electrodo y el hidrógeno sobre el otro electrodo; al hacer esto, se genera electricidad, agua, y calor. Las celdas de combustible químicamente combinan las moléculas del combustible y con un oxidante sin la contaminación por la combustión tradicional.

Celdas combustibles

Algunas otras características importantes de las celdas de combustible son como sigue:•Portador de carga. El portador de carga es el ion que pasa a través del electrólito. El portador de carga se diferencia entre diversos tipos de celdas de combustible. Para la mayoría de los tipos de celdas de combustible, sin embargo, el portador de carga es un ion hidrogenado, H+, que tiene un solo protón.•Contaminación. Las celdas de combustible se pueden contaminar por diversos tipos de moléculas. El agente principal de la contaminación para todos los tipos de celdas de combustible es compuestos con sulfuro, tales como sulfuro de hidrógeno (H2S) y sulfuro del carbonyl (COS).•Combustibles. El hidrógeno es actualmente el combustible más popular para las celdas de combustible. Algunos gases, tales como CO y CH4, tienen diversos efectos en las celdas de combustible, dependiendo del tipo de celdas de combustible. Por ejemplo, el CO es un contaminante de las celdas de combustible que funcionan en las temperaturas relativamente bajas, tales como en la celdas de membrana del intercambio de protónico (PEMFC). Sin embargo, el CO se puede utilizar directo como combustible para las celdas de combustible de alta temperatura, tales como la celdas de combustible de óxidos sólidaos (SOFC)•Factores de funcionamiento. El funcionamiento de una celdas de combustible depende de numerosos factores, tales como la composición del electrólito, la geometría de la celdas de combustible, la temperatura de funcionamiento, y la presión de gas. La geometría de la celdas de combustible es afectada principalmente por la superficie del ánodo y del cátodo.

Detoxificación o remediación solar

Existen diversos procesos de tratamiento de agua contaminada como: físicos (sedimentación, filtración, flotación, etc.), en los cuales se eliminan los sólidos suspendidos o los materiales flotantes; biológicos-químicos en los que se emplean discos y filtros biológicos, o bien se adicionan agentes químicos para eliminar los contaminantes; y adsorción y oxido-reducción (REDOX). Los procesos de adsorción y REDOX son empleados cuando los contaminantes son altamente tóxicos y recalcitrantes, persistentes a los procesos biológicos-químicos. El proceso de adsorcón consiste en adherir al contaminante a otra sustancia como carbón activado, zeolitas, resinas etc. No obstante, este proceso sólo transfiere el contaminante a otra medio sin que dé una solución al problema de contaminación. Por su parte, los procesos REDOX también llamados Procesos Avanzados de Oxidación, PAOs, degradan e incluso mineralizan las moléculas contaminaste, por lo que se presentan como una solución al problema.

Los PAOs son definidos como los procesos que involucran la generación y uso de especies transitorias poderosas, principalmente el radical hidroxilo (HO.), el cual posee alta efectividad para la oxidación de materia orgánica y puede ser generado por medios fotocatalíticos, fotoquímicos y por otras formas de energía, como: radiólisis g procesos con haces de electrones, oxidación electroquímica, plasma no térmico, descarga electrohidráulica-ultrasonido, entre otras. Dentro de los PAOs se ubica el proceso de Fotocatálisis Heterogénea, el cual posee alta efectividad en la degradación de una amplia variedad de moléculas contaminantes.

En los últimos 20 años, el proceso de la fotocatálisis heterogénea ha tenido un desarrollo importante, ya que ha demostrado su capacidad para oxidar compuestos orgánicos, transformándolos a productos finales como CO2, H2O y algún acido inorgánico, y capacidad para reducir iones de metal. Este proceso se muestra como una nueva tecnología para procesos de remediación medio-ambientales.

En la fotocatálisis heterogénea, los semiconductores TiO2, ZnO, ZrO2, CdS, MoS2, Fe2O3 yWO3, actúan como foto-catalizadores induciendo las reacciones oxido-reducción. Esto es debido a sus estructuras electrónicas, que están caracterizadas por una banda de valencia llena de electrones y una banda de conducción vacía. La absorción de un fotón de energía mayor o igual a su banda de energía prohibida conduce a la formación del un par de carga electrón-hueco (e- h+). En ausencia de un aceptor de carga, la energía almacenada es disipada en el interior, en pocos nanosegundos, por la recombinación. Si esta presente algún aceptor de carga, este puede atrapar al electrón o al hueco ocurriendo las reacciones de oxido-reducción [6, 7]. El semiconductor TiO2 es el fotocatalizador mas empleado, dado que presenta ventajas como actividad química, estabilidad bajo condiciones de operación, bajo costo y no es toxico .

En la figura se presenta el mecanismo básico del proceses de fotocatálisis heterogénea. Este consiste en incidir sobre el semiconductor radiación con fotones de energía igual o mayor a su energía de banda prohibida (Ebg). Cuando un fotón es absorbido un electrón es promovido de la banda de valencia hacia la banda de conducción, generando un hueco en la banda de valencia. El par de cargas electrón-hueco generadas participan en las reacciones de redox, principalmente a través de la generación de radicales

Planta Canal Parabólico:Área: 128 m2 de colecciónCapacidad de procesamiento: 200 L entre 2 y 4 horas

Planta de CPCÁrea: 6 m2 de colección

Capacidad de procesamiento:

70 L en 6 horas.

100 m2 de campo solar de colectores. Capacidad de

tratamiento: 800 L

Planta experimental instalada en la empresa HIDROCEN S.L. (Arganda del Rey, Madrid)

Cirugía Solar

Concentración de 15,000 soles Potencia de 5 W Costo: U$ 1,000 Unidad laser convencional: U$ 100,000

Referencias

Hurtado, P., Kast, M., 1984. Experimental Study of Direct In-Situ Generation of Steam in a Line Focus Solar Collector. SERI, Golden, CO.

Kalogirou, S., 2003. The potential of solar industrial process heat applications. Appl. Energy 76 (4), 337–361.

Kalogirou, S., Lloyd, S., Ward, J., 1997. Modelling, optimization and performance evaluation of a parabolic trough collector steam generation system. Sol. Energy 60 (1), 49–59.

Norton, B., 2001. Solar process heat. In: Gordon, J. (Ed.), Solar Energy: The state of the art. James and James, London, pp. 477–496.

Palumbo, R., Rouanet, A., Pichelin, G., 1995. Solar thermal decomposition of TiO2 at temperatures above 2200 K and its use in the production of Zn and ZnO. Energy 20 (9), 857–868.

Schweiger, H., Mendes, J.F., Benz, N., Hennecke, K., Prieto, G., Gusi, M., Goncalves, H., 2000. The potential of solar heat in industrial processes. A state of the art review for Spain and Portugal. In: Proceedings of Eurosun’2000, Copenhagen, Denmark on CD ROM.