Heliostat field evaluation using ray tracing software

• García-Lara, Héctor D. ^[1] ; Velázquez-Dominguez, Amir Alexander ^[1] ; Arriola-Gil, Yair Yosias ^[1] ; Garcia-Yera, Miguel ^[1]
  1. [1] Universidad Autónoma de Nuevo León

     Universidad Autónoma de Nuevo León

     México

     
• Localización: Renewable Energy, Biomass & Sustainability, ISSN-e 2683-2658, Vol. 3, Nº. 2, 2021, págs. 1-9
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Evaluación de pérdidas en un campo de heliostatos mediante software de trazado de rayos
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  • español

    El método de trazado de rayos es comúnmente utilizado para el análisis de concentradores. El proceso de simulación consiste en una etapa de inicialización donde definimos todos los parámetros de entrada, seguido de un ciclo que simula todos los instantes de tiempos deseados para posteriormente pasar a la fase final de evaluación. El método propuesto contempla simulación computacional, llevando a cabo un estudio del comportamiento de 2 variables específicamente: (1) la razón de distribución de los heliostatos dada un área fija y (2) la posición del objetivo. Siendo la primera la razón m:n que corresponde al acomodo y distribución de los espejos a lo largo del área disponible, donde m representa la distancia del campo a lo largo del eje Este-Oeste y n representa la distancia del campo a lo largo del eje Norte-Sur. Por otro lado, el lugar del objetivo se coloca al norte del campo de heliostatos y solo depende su posición sobre el eje Este-Oeste siendo de interés donde tenga un mejor aprovechamiento de la energía incidente. En particular se mostró mediante código propio y simulación en TracePro y procesamiento de reportes de flujo en Matlab que, para una ubicación en Monterrey, N.L., México (25°N, 100°O) con un área de 75 m² se puede concentrar en promedio 100 kWh de energía diarios a lo largo de todo el año con 72 espejos de medio metro cuadrado cada uno. Dicha simulación fue realizada usando datos reales de radiación directa.

  • English

    The ray-tracing method is commonly used for solar concentrator analysis. The simulation process consists of an initialization phase where all the input parameters are defined, followed by a simulation cycle that runs through all time instants to later move on to the final evaluation phase. The proposed method includes computational simulation, carrying out a study of the impact of two specific variables: (1) the distribution ratio of the heliostats given a fixed area and (2) the position of the target. The first being the ratio m:n that corresponds to the arrangement and distribution of the mirrors throughout the available area, where m represents the distance of the field along the East-West axis and n represents the distance of the field along the North-South axis. On the other hand, the target is placed on the northern edge of the heliostat field and only depends on its position on the East-West axis. The main interest is to determine where more energy is harvest by the heliostat field. It was shown through simulation in TracePro and results from processing in Matlab, that, for a location in Monterrey, NL, Mexico (25° N, 100° W) with an area of 75 m², an average of 100 kWh of energy can be harvest per day throughout the year with 72 mirrors of half a square meter each. This simulation was carried out using real direct radiation data.