OTSun: simulacions per millorar l'eficiència dels captadors solars

Dos professors de la UIB han desenvolupat un programa per millorar el disseny i fabricació de prototips de les tecnologies de captació d’energia solar 

OTSun és un programa que han desenvolupat dos professors de la Universitat de les Illes Balears amb l’objectiu de contribuir a millorar l’eficiència dels sistemes de captació d’energia solar des de les fases de disseny i elaboració dels prototips.

La tecnologia desenvolupada per Gabriel Cardona Juanals, professor titular del Departament de Ciències Matemàtiques i Informàtica, i Ramon Pujol Nadal, professor titular del Departament d’Enginyeria Industrial i Construcció, és una llibreria python de codi obert que permet analitzar òpticament qualsevol captador solar, independentment de la seva geometria i aplicació, ja sigui tèrmica i/o fotovoltaica. La geometria del captador solar es genera amb el programa, també de codi obert, FreeCAD, una eina de modelatge en 3D desenvolupada principalment per dissenyar objectes reals amb geometria arbitrària.

OTSun fa un traçat dels raigs aplicant les equacions òptiques de Fresnel, en la seva forma més general, sense simplificacions addicionals, per determinar la interacció de la llum amb els materials que formen el captador solar. A més, els investigadors han desenvolupat una aplicació web, l’OTSunWebApp, que permet utilitzar les prestacions més rellevants d'OTSun sense haver d’instal·lar la seva llibreria de manera local. D’aquesta manera, l’usuari pot fer simulacions des del primer moment i de manera senzilla, sense haver de tenir coneixements de programació, amb només els coneixements propis de l’àrea de la tecnologia solar.

Tot plegat fa que OTSun tingui grans avantatges respecte de programes similars per a les mateixes aplicacions, ja sigui perquè només poden caracteritzar un tipus de tecnologia, o bé perquè les geometries que poden analitzar són limitades, així com l’òptica simplificada que tenen implementada. Tant és així que ja hi ha empreses internacionals i investigadors interessades a aplicar el programa OTSun a les tecnologies respectives. ÉS una eina molt potent i d’alta resolució, que ja comença a fer les primeres passes fora de la nostra universitat.

Convertir els raigs solars en energia

L’energia solar tindrà un paper important en la transició cap a formes de producció d’energia més sostenibles. Avui en dia hi ha una gran diversitat de sistemes de captació d’energia solar, els quals, segons el tipus de conversió energètica que fan, es poden classificar en dos grans grups: sistemes d’energia solar tèrmica i sistemes fotovoltaics.

El primer grup el que fa és transferir calor, normalment a un fluid de treball, i posteriorment se’n pot fer un ús tèrmic o bé convertir en electricitat en els anomenats cicles de potència. En canvi, el segon grup genera electricitat de manera directa gràcies a l’efecte fotovoltaic. A més a més, també hi ha sistemes de captació de l’energia solar mixtos (PVT), que fan els dos tipus de conversió energètica.

Si bé és cert que aquesta classificació respon al tipus d’aplicació de l’energia capturada, ambdós casos comparteixen un aspecte comú: qualsevol tecnologia de captació de l’energia solar la podem considerar com un sistema òptic dissenyat per maximitzar la captació de l’energia provinent del sol. En conseqüència, l’òptica dels captadors solars i, més concretament, la seva caracterització òptica, és el punt de partida en el qual es fonamenta la possible millora, tant en la fase de disseny com en la de prototipatge, d’aquestes tecnologies solars, sigui quina sigui la seva aplicació final. 

El treball ha estat finançat pel Ministeri d’Economia i Competitivitat [ENE2015-68339-R], l’Agència Estatal d’Investigació i el Fons Europeu de Desenvolupament Regional.

Des d’aquest enllaç es pot accedir als tutorials per veure el funcionament de l’OTSunWebApp: https://github.com/bielcardona/OTSun/tree/master/OTSunWebApp

Referència bibliogràfica

Cardona, G., Pujol Nadal, R. (2020).OTSun, a python package for the optical analysis of solar-thermal collectors and photovoltaic cells with arbitrary geometry. PLoS ONE, 15(10): e0240735. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0240735.

Documents relacionats

Data de l'esdeveniment: 22/10/2020

Data de publicació: Thu Oct 22 06:01:00 CEST 2020

Amb la col·laboració de:

 Gobierno de España. Ministerio de Ciencia e Innovación. FECYT Innovación