Caldera con energía solar: cuánta potencia para 1/2 litro

Quiero crear un hervidor de energía solar, pero primero, necesito saber cuánta energía se necesitará.

Esto significa, creo, que necesito saber cuánta agua quiero llevar a cierta temperatura.

Estoy tratando de entender cómo resolver esto, y estoy francamente perplejo.

¿Es posible resolver esto? Si supiera que quería llevar 0.5 litros a 60 grados C, ¿cuánta potencia necesitaría para lograr esto en 30 minutos?

Mi objetivo final aquí es encontrar un panel solar adecuado suficientemente potente.

— MyDaftQuestions
fuente

Un buen lugar para comenzar son los calentadores de agua solares. Una simple búsqueda en Internet utilizando su motor de búsqueda favorito puede llevar a una gran cantidad de información

— Mahendra Gunawardena

¿Por qué usar un panel solar eléctrico para convertir la energía solar en electricidad en calor? Puede utilizar un sistema de agua caliente solar (térmico), hecho de espejos y tuberías negras, para convertir la energía solar directamente en calor, sin usar electricidad.

— Li-aung Yip

@ Li-aungYip Mientras que los vatios / m ^ 2 de la insolación proporcionan una mejor adquisición de energía térmicamente que eléctricamente, el uso de sistemas fotovoltaicos para calentar el agua está ganando cada vez más popularidad. Se han realizado numerosos estudios y, en muchas situaciones, se puede hacer un buen caso económico para hacer esto. Un buen panel fotovoltaico tiene una vida útil de más de 20 años (tengo uno de más de 30 años que aún no está bien), las pérdidas de energía del panel al calentador pueden ser bajas, no hay tanques en el techo, no hay tuberías de agua, bombas, corrosión, fugas, ... La energía de PVC se puede usar para calentar cuando no se necesita para otro uso. La temperatura puede ...

— Russell McMahon

@ Li-aungYip ... sea alto independientemente de la insolación disponible (reduzca la velocidad de flujo para adaptarse). El calentamiento está en el punto de necesidad, sin retrasos ni pérdidas en la tubería. No hay agua fría "muerta" en las tuberías al comienzo del día. Y más. Estoy investigando aspectos de la energía solar fotovoltaica en la actualidad y estaré "jugando" con el pequeño calentamiento térmico de tubos de evacuación solar "en algún momento", pero la energía fotovoltaica es mucho más agradable para trabajar en general.

— Russell McMahon

@MyDaftQuestions Sí PV = fotovoltaico = salida eléctrica estándar solar. (Hay otros sistemas de salida de energía solar a eléctrica). Li-Aung-Yip habló sobre PV, así que respondí (como lo estoy haciendo ahora) PERO, por ejemplo, Olin asumió el calentamiento solar térmico. No está claro a qué te refieres. Ambos tienen su lugar. ¿Cuál es tu aplicación?

— Russell McMahon

La cantidad de agua y la cantidad que desea calentar solo le indica el energía Requerido, no el poder. El poder es energía por tiempo, por lo que importa qué tan rápido quieres llegar allí.

Usted dice que quiere calentar 500 ml de agua a 60 ° C en 30 minutos. Haz las matematicas.

El calor específico del agua es de 4.18 J / g ° C. La energía total requerida es por lo tanto:

(500 g) (60 ° C) (4.18 J / g ° C) = 125 kJ

Esta energía distribuida en 30 minutos (1800 segundos) es:

(125 kJ) / (1800 s) = 70 W

sin embargo , eso es solo el poder que tiene que ir al agua. Es probable que los 500 ml de agua que se encuentran en algún recipiente cerca de la temperatura de ebullición pierdan más en el medio ambiente. Dicho de otra manera, su calentador no solo debe proporcionar suficiente energía para elevar la temperatura del agua, sino también para superar las pérdidas de este calor al medio ambiente. Con solo 70 W en el agua, la pérdida de calor será significativa.

Con mucho cuidado en el aislamiento, tal vez 150 W sea suficiente. Es realmente difícil de adivinar, ya que no tenemos idea de cómo es su sistema mecánico. Unos 100 W serían mejores.

Además, tenga en cuenta que 30 minutos es mucho tiempo para esperar una taza de agua hirviendo. Si el sistema puede hacer eso a pleno sol, entonces no funcionará en nada menos que las circunstancias ideales. 500 ml de agua tampoco es un montón de cosas para calentar. Creo que no estás especificando demasiado tu calentador. Puede hervir 500 ml en 30 minutos, pero espero que no esté satisfecho con el rendimiento del calentador en general.

Imagínese que obtiene aproximadamente 1 kW por metro cuadrado de luz solar total, por lo que unos 100 W en realidad no requieren un gran colector. Sin embargo, debe prestar atención a la alineación y enfocar los rayos en un punto pequeño del tamaño de la parte inferior del hervidor.

— Olin Lathrop
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Sucede que he estado "jugando" mucho en esta área en los últimos tiempos, por lo que el hecho de que tu respuesta fue incorrecta fue instantáneamente obvia, mientras que tuve que leer el texto para ver por qué. Fácilmente hecho Tu respuesta debe ajustarse en un factor de 4.18 ^ 2, por razones que serán obvias cuando mires. Doh! Personalmente tengo una asignación continua de tales inversiones para agotar :-).

— Russell McMahon

@Russell: ¡De veras! 4 W me sonó muy poco, pero me convencí de que los números no mentían. Perdón por la confusion.

— Olin Lathrop