Calculation and analysis of the maximum annual effi ciency of solar trackers

Abstract

A standard methodology is proposed in thiswork to calculate the effi ciency of solar trackers for anygeographical latitude. A literature review was performed,and related articles were selected. Following an analysis ofthe information, a dispersion of the reported results withrespect to the mean value was identifi ed. An algorithm wasdeveloped to calculate theoretical maximum energy effi ciency,based on a scientifi c review of the concept of effi ciency. Thealgorithm was programmed and ran according to the latitudein the reports. Maximum values of theoretical effi ciencywere obtained for each of the reported latitudes, presentingsignifi cant diff erences regarding the data presented by theauthors. No clear methodologies for calculating the effi ciencyof solar trackers were identifi ed in the articles studied. Theproposed methodology be used as a reference, given that thereal effi ciency cannot be greater than the theoretical. Keywords— Effi ciency of solar tracker, maximum theoreticaleffi ciency, methodology calculation, mobile support.

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Author Biographies

Carlos Ramón Batista Rodriguez, Universidad Antonio Nariño

nació en Holguín, Cuba, el 28 de octubre de 1956. Se graduóen el Instituto de Transporte Ferroviario de Moscú,Rusia, en 1983, como Ingeniero Constructor de Vías Férreas. Posteriormente, obtuvo el título de Ingeniero Mecánico en la Universidad de Holguín,Cuba. En el año 2000 obtuvo el grado científico de Doctor en Ciencias Técnicas por la Universidad Tecnológica de La Habana, Cuba.

Ejerció profesionalmente su especialidad de1983 a 1992. Desde 1992 y hasta 2015 fue docente de tiempo completo en la Universidad de Holguín, Cuba. Ocupó diferentes responsabilidades administrativas y académicas, entre ellas: Coordinador del programa de maestría en Mantenimiento y Reacondicionamiento de Máquinas. Entre 2005 y 2011 impartió clases en varias universidades venezolanas como profesor de programas de maestría. En octubre de 2010 fue invitado por la Escuela Politécnica Nacional de Ecuador como profesor de un curso de maestría de esa universidad. Entre 2012 y 2015 trabajó como profesor en la Universidad Mandume Ya Nmufayo, en la República deAngola.

Desde septiembre de 2015, C.R. Batista-Rodríguez es docente investigador a tiempo completo en la Universidad “Antonio Nariño”en Tunja, Colombia. Es el Investigador Principal del proyecto titulado:“Estudio y rediseño de un sistema de calefacción solar de agua”, presentado por el Grupo de Investigación REM. Código ORCID: 0000-0001-7392-1167

Rosa Isabel Urquiza Salgado, Universidad de Holguín

nació en Las Tunas, Cuba, el 4 de mayo de 1960. En 1983 se graduó en el Instituto Pedagógico Estatal de Lípetsk, Rusia, como Licenciada en Matemática y Física.

Trabajó como profesora en la UniversidadPedagógica de Holguín, Cuba, de 1983 a 2001.Desde 2001 y hasta la fecha, en la Universidadde Holguín. Recibió en 2001 el grado científicode Doctora en Ciencias Matemáticas por laUniversidad de Oriente, Cuba. Entre 2006 y2014 impartió clases en varias universidadesvenezolanas como profesora de programas demaestría. Realizó estancias cortas en la Universidad de Bremen (Bremen,Alemania) en una beca posdoctoral en 2002; la Corporación Educativadel Litoral (Barranquilla, Colombia) como profesora de un Diplomadoen 2003; la Universidad de Granada (Granada, España), invitada a untribunal evaluador de suficiencia investigativa de un Doctorado cooperadoen Informática, que coordinó entre 2002 y 2010 por la parte cubana.Desde 2009 es la coordinadora de la maestría en Matemática Aplicadae Informática para la Administración de la Universidad de Holguín,categorizado como Programa de Excelencia por la Junta de AcreditaciónNacional de la República de Cuba. Código ORCID: 0000-0001-6299-5830.

References

Kanyarusoke, K., Gryzagoridis, J. and Oliver, G., “Are solar trackingtechnologies feasible for domestic applications in rural tropicalAfrica?”, J. of Energy in Southern Afric, vol. 26, no. 1, pp. 86–95,2015.

Mehrtash, M. et al., “Performance Evaluation of Sun TrackingPhotovoltaic Systems in Canada”, in 20th Annual Int. Conference onMechanical Engineering ISME2012, School of Mech. Eng., ShirazUniversity, Shiraz, Iran. Performance pp. 18–21, 2012.

Kusekar, S., “Tracking of Solar Panel by Hydraulic System”, Int.J. of Informative & Futuristic Research (IJIFR), vol. 2, no. 8, pp.2856–2881, 2015.

Specifications of solar trackers used for photovoltaic systems, IEC62108 Int. Electrotechnical Commission, pp. 3–26, 2007 [Online].Available:https://www.google.com.co/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=ja&uact=8&ved=0ahUKEwiWsP_K79PSAhVI9mMKHW3nAgwQFgg5MAA&url=http%3A%-2F%2Fstandardsproposals.bsigroup.com%2Fhome%2Fgetpdf%2F534&usg=AFQjCNGZL0ud2i0rCcUPCf7gGRhqXzENSw&sig2=ZDm9QDIlMlOQqDcpcnpK_Q [Consulted:

-15-2017].

Valcárcel, J. and González, H, “Application of Technological Systems of Solar Energy Conversion”, Entre Ciencia e Ingeniería, Año 5. No. 9, pp. 9 – 17, 2011.

Rumbayan, M. and Dwisnanto, M., “A Concept of Solar Tracker System Design”, Int. J. of Engineering Sciences & Research Technology, vol 6. (11), November 2017, pp. 440-448 DOI: 10.5281/ zenodo.1066204, 2017.

Rizman, Z. et al., “Design a Simple Solar Tracker for Hybrid Power Supply”, J. of Fundamental and Applied Sciences, 10 (2S), pp. 333- 346, February 2018.

Eberechi, R. and Nyebuchi, H., “Design and Implementation of an Off-Grid Solar Tracker Control System using Proteus Version 8.1”, IOSR Journal of Engineering (IOSRJEN), vol. 08, Issue 4, pp. 04- 12, April 2018.

Morón, C. et al., “New Prototype of Photovoltaic Solar Tracker Based on Arduino”, Energies (MDPI), vol. 10, 2017, pp.1-13; doi:10.3390/en10091298, 2017.

Ganesh, J. et al., “Design and Development of a Sun Tracking mechanism using the Direct SMA actuation”, Dept. of Mech. Eng., Texas A&M University, College Station, TX, USA, 2011 [Online]. Avalilable: https://www.researchgate .net/ publication/277371404_ Design_and_Development_of_a_Sun_Tracking_Mechanism_ Using_the_Direct_SMA_Actuation [Consulted: 02-03-2017].

Odeh, S. and Abu-Mulaweh, H., “Design and development of an educational solar tracking parabolic trough collector system”, Global J. of Eng. Educ., vol. 15, no. 1, pp. 21–27, 2013.

Clifford, M. and Eastwood, D., “Design of a novel passive solar tracker”, Solar Energy, vol. 77, pp. 269–280, 2004.

Al-Mohamad, A., “Efficiency improvements of photo-voltaic panels using a Sun-tracking system”, Appl. Energy, vol. 79, pp. 345–354, 2004.

Huang, B. J., Ding, W. L. and Huang, Y. C., “Long-term field test of solar PV power generation using one-axis 3-position sun tracker”. Solar Energy, vol. 85, no. 9, pp. 1935–1944, 2011.

Hsing, A., “Solar Panel Tracker”, Elect. Eng. Dept., California Polytechnic State University San Luis Obispo, 2010. [Online]. Available: http://digitalcommons.calpoly. edu/cgi/ viewcontent .cgi? article=1060&context=eesp [Consulted 01-10-2017].

Absallah, S. and Bradan, O., “Sun tracking system for productivity enhancement of solar still”, Sci. Direct Desalination, vol. 220, pp. 669–676, 2008.

Garg, A. et al., “Solar Tracking: An Efficient Method Of Improving Solar Plant Efficiency”, Int. J. of Elect. and Electron. Engineers, vol. 7, no. 1, pp. 199–203, 2015.

Kivrak, S., Gunduzalp, M. and Dincer, F. “Theoretical and experimental performance investigation of a two- axis solar tracker under the climatic condition of Denizli”, Turkey”, Przegląd Elektrotechniczny (Electrical Review), no. 2, pp. 332–336, 2012.

Tudorache, T., Oancea, C. and Kreindler, L., “Performance Evaluation of a Solar Tracking PV Panel”. U.P.B. Sci. Bull., Series C, vol. 74, pp. 3–10, 2012.

Dhanabal, R. et al., “Comparison of Efficiencies of Solar Tracker systems with static panel Single-Axis Tracking System and DualAxis Tracking System with Fixed Mount”, Int. J. of Eng. and Technology (IJET), vol. 5, no. 2, pp. 1925–1933, 2013.

Ghosh, S. and Roy, S., “Designing a Dual-Axis Solar Tracking System”, Int. J. Adv. Res. Electr. Electron. Instrum. Eng., vol. 5, no. 12, pp. 9039–9043, 2016.

Gupta, P. et al., “Azimuth-Altitude Dual Axis Solar Tracker”, IOSR J. Electr. Electron. Eng., vol. 11, No. 5, pp. 26–30, 2016.

Vij, K. and Kumar, R., “Theoretical Gain in Solar Energy for Different Sun Tracking Systems in Delhi”, Int. Advanced Research J. in Sci., Eng. and Technology, vol. 3, no. 7, pp. 213–218, 2016.

Duffie, J. A. and Beckman, W. A., Solar Engineering of Thermal Processes, 4th ed.; New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., pp. 18- 928, 2013.

Chen, J., “Tracking sunlight”, in Physic of Solar Energy; New Jersey: John Wiley & Sons, Inc, ch. 4, pp. 77-104, 2011.

Published
2018-12-12
How to Cite
Batista Rodriguez, C., & Urquiza Salgado, R. (2018). Calculation and analysis of the maximum annual effi ciency of solar trackers. Entre Ciencia E Ingeniería, 12(24), 25-31. https://doi.org/10.31908/19098367.3812
Section
Artículos