Diseño de un sistema híbrido solar-biogás para dotar de energía térmica a un motor stirling en zonas rurales de Lambayeque

Abstract

En la presente investigación se desarrolló el diseño de un sistema híbrido para dotar de energía térmica a un motor Stirling, orientado a su uso en zonas rurales. El funcionamiento del sistema es tal que, durante el día aproveche la energía solar, y por la noche utilice la energía otorgada por la flama de biogás. El lugar elegido para el estudio es Marayhuaca, Incahuasi, donde se tiene una temperatura ambiente de 14,3 °C, y una irradiancia solar de 650 W/m2. El motor utilizado es un Stirling tipo beta de 15 W, con una temperatura en el receptor reportada de 730°C y un consumo de GLP de 0,0874 g/s. Para alimentar el motor se diseñó un biodigestor de 5,2 m3 cargado por una mezcla estiércol: agua en la proporción de 1:3; con un tiempo de retención hidráulico de aproximadamente un mes (29 días), y se incluyó una caseta tipo invernadero para mantener la temperatura interna mayor a la temperatura ambiente; el caudal necesario para el funcionamiento es de 0,57 m/h. Para captar la energía solar se seleccionó una antena parabólica OFFSET reciclada de 66 cm, sin embargo, no se obtuvieron resultados satisfactorios, ya que teóricamente la temperatura alcanzada en el foco fue de 229 °C. Finalmente, se estableció la distribución de los componentes del sistema híbrido, el concentrador debe estar orientado al norte a una inclinación de 30°, y el biogás pasa por una etapa de purificación y almacenamiento, y luego se transporta hasta el receptor del Stirling.