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Exergy Analysis and Off-Design Modeling of a Solar-Driven Supercritical CO<sub>2</sub> Recompression Brayton Cycle
Indexado
WoS WOS:001020685400001
Scopus SCOPUS_ID:85163879181
DOI 10.3390/EN16124755
Año 2023
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



The latest generation of concentrated solar power (CSP) systems uses supercritical carbon dioxide (s-CO2) as the working fluid in a high-performance recompression Brayton cycle (RcBC), whose off-design performance under different environmental conditions has yet to be fully explored. This study presents a model developed using the Engineering Equation Solver (EES) and System Advisor Model (SAM) to evaluate the operation of two solar-driven s-CO2 RcBCs over a year, considering meteorological conditions in northern Chile. Under design conditions, the power plant outputs a net power of 25 MW with a first-law efficiency of 48.3%. An exergy analysis reveals that the high-temperature recuperator contributes the most to the exergy destruction under nominal conditions. However, the yearly simulation shows that the gas cooler's exergy destruction increases at high ambient temperatures, as does the turbine's during off-design operation. The proposed cycle widens the operational range, offering a higher flexibility and synergistic turndown strategy by throttling the mass flow. The proposed cycle's seasonal first-law efficiency of 39% outweighs the literature cycle's 29%. When coupled to a thermal energy storage system, the proposed cycle's capacity factor could reach 93.45%, compared to the value 76.45% reported for the cycle configuration taken from the literature.

Revista



Revista ISSN
Energies 1996-1073

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Disciplinas de Investigación



WOS
Energy & Fuels
Scopus
Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Battisti, Felipe G. Hombre Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
2 Klein, Carlos F. Hombre Universidad de Chile - Chile
Ausenco - Chile
3 ESCOBAR-HENRIQUEZ, RAUL GUILLERMO Hombre Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
4 CARDEMIL-IGLESIAS, JOSE MIGUEL Hombre Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile

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Financiamiento



Fuente
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica
Fondo de Financiamiento de Centros de Investigación en Áreas Prioritarias
Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo
ANID/Fondap "Solar Energy Research Center"-SERC-Chile
ANID/CONICYT through FONDECYT

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Agradecimientos



Agradecimiento
This research was funded by the ANID/FONDAP 1522A0006 "Solar Energy Research Center"-SERC-Chile-and ANID/CONICYT through FONDECYT Postdoctorado 2022 #3220792.
This research was funded by the ANID/FONDAP 1522A0006 “Solar Energy Research Center”—SERC-Chile—and ANID/CONICYT through FONDECYT Postdoctorado 2022 #3220792.

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