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Keywords:

  • solar pond;
  • gel solar pond;
  • energy storage;
  • solar heating

Abstract

The gel pond concept is a unique modification of the conventional salt gradient solar pond. It replaces the salinity gradient zone by a transparent polymer gel and thereby eliminates all problems of instability associated with the former. A framework for the preliminary design of a gel pond to serve different purposes has been presented here.

Heat extraction at constant pond storage zone temperatures of 40°–80°C at storage zone depths of 2–5 m has been considered and optimum pond dimensions have been predicted depending upon maximum and minimum heat load constraints. The computer simulations are carried out with the meteorological conditions for Albuquerque, New Mexico. For example, the simulations show that the gel pond can provide an average heat load of 107 W/m2, a typical domestic water heating requirement, at a constant pond temperature of 40°C with a storage zone depth of 4.0 m and gel thickness of 0.6 m. For the case of power generation, the pond can provide a minimum of 32 W/m2 at a constant pond temperature of 80°C with a storage zone depth of 4 m and gel thickness of 0.6 m. These factors combined with the easy operation and maintenance of the gel pond seem to make it a better alternative compared with the conventional salt gradient pond.

Le concept de bassin avec gel constitue une modification originale de l'étang de saumure conventionnel avec gradient, pour le stockage de l'énergie solaire. La zone du gradient de salinité est remplacés par un gel de polymère transparent, ce qui permet d'éliminer l'ensemble des problèmes d'instabilité reliés au concept conventionnel. Dans ce travail, on propose une methode pour la conception preliminaire d'un bassin avec gel utilisable pour répondre à une variété de problèmes.

On a pris en considération l'extraction de chaleur a des temperatures de la zone de stockage en bassin constantes et comprises entre 40 et 80°C et pour des profondeurs de 2 à 5 m, et on a prédit les dimensions optimales du bassin en fonction de contraintes de charge thermique minimale et maximale. Les simulations par ordinateur sont effectuées avec les conditions météorologiques d'Albuquerque, au Nouveau-Mexique. Par exemple, les simulations montrent que le bassin avec gel peut fournir une charge thermique moyenne de 107 W/m2, une valeur typique pour le chauffage de l'eau domestique, à une température constante de bassin de 40°C, avec une profondeur de la zone de stockage de 4 m et une épaisseur de bel de 0,6 m. En ce qui concerne la génération d'electricité, le bassin peut fournir un minimum de 32 W/m2 à une température de bassin constante de 80°C, avec une profondeur de la zone de stockage de 4 m et une épaisseur de gel de 0,6 m. Ces facteurs, combinés à un entretien et un fonctionnement faciles du bassin à gel semble constituer un meilleur choix comparativement au bassin à gradient de sel conventionnel.