Advances in the design of solar concentrators for thermal applications

Abstract

This thesis presents advances in the design of solar concentrators. Based on the study of the Compact Linear Fresnel Re ector Concentrator "Etendue-Matched" (CLFREM), this thesis developed optical solutions based on the Simultaneous Multiple Surface method (SMS) and new approaches of analysis of the characterizing parameters of a solar concentrator. This thesis is organized into ve sections. In the rst section (Chapters 1 and 2) an introduction to the topics addressed in this work is presented together with a revision of the underlying basic optics. In the second section (Chapters 3, 4, and 5) a study of the concentrator CLFR-EM is presented. In the third section (Chapters 6 and 7) a XX SMS concentrator for continuum primaries is developed and presented. In the fourth section (Chapter 8) the application of the concept XX SMS for Fresnel primaries is explained and shown. Finally, in the fth section (Chapters 9 and 10) prospects for future developments and conclusions concerning this work are presented; Avan cos no desenho de concentradores solares para aplicações termicas Resumo: Esta tese apresenta desenvolvimentos na an álise de concentradores solares térmicos. Partindo do estudo realizado sobre o concentrador Compact Linear Fresnel Re ector "Etendue-Matched" (CLFR-EM), esta tese propoem solucoes opticas baseadas no método de Simultaneous Multiple Surface (SMS) e novas abordagens a análise dos parâmetros caracterizadores de um concentrador solar. A tese está organizada em cinco secções. Na primeira secção (Cap itulos 1 e 2) e realizada uma introdução aos temas abordados neste trabalho e uma revisão dos conceitos básicos de optica. Na segunda sec ção (Capitulos 3, 4 e 5) e apresentado um estudo do concentrador CLFREM. Na terceira secção(Capitulos 6 e 7) e apresentado um concentrador XX SMS para primários continuos para concentração máxima e receptores xos. Na quarta secção(Capitulo 8) mostra-se a aplicação do conceito XX SMS a prim arios Fresnel. Por ultimo, na quinta secção(Capitulos 9 e 10) são apresentadas perspectivas para desenvolvimentos futuros e realizadas conclusões sobre este trabalho.