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oai:riubu.ubu.es:10259/116422026-05-19T22:00:52Zcom_10259_2699col_10259_2725

García Alonso, Jesús Marcos González Peña, David García Fuente, Manuel Universidad de Burgos. Departamento de Ingeniería Electromecánica 2026-05-18T06:27:39Z 2026-05-18T06:27:39Z 2026 2026-05-07 2029-05-07 https://hdl.handle.net/10259/11642 10.36443/10259/11642 La presente tesis doctoral se centra en el diseño, caracterización experimental y modelado numérico (CFD) de un colector híbrido fotovoltaico-térmico (PVT) con almacenamiento de calor latente mediante materiales de cambio de fase (PCM). Para superar la baja conductividad térmica de los PCMs convencionales, se caracterizó e integró un material compuesto de grafito expandido (EG-PCM), obteniendo una conductividad térmica 35 veces superior a la original. Se fabricó un prototipo PVT-PCM y se ensayó en condiciones reales de operación al aire libre, evaluando su rendimiento termoeléctrico frente a un panel PVT de referencia. Adicionalmente, se desarrolló un modelo digital mediante CFD validado con los resultados experimentales. Los resultados demostraron que el sistema PVT-PCM permite una gestión térmica desacoplada sin penalizar la conversión eléctrica, alcanzando una eficiencia diaria en condiciones reales de funcionamiento de hasta el 48% (11,4% eléctrica y 37,3% térmica), demostrando su viabilidad técnica para aplicaciones en edificios de bajo consumo The present doctoral thesis focuses on the design, experimental characterization and numerical modelling (CFD) of a hybrid photovoltaic-thermal collector (PVT) with latent heat storage using phase change materials (PCM). To overcome the low thermal conductivity of conventional PCMs, an expanded graphite composite material (EG-PCM) was characterized and integrated, obtaining a thermal conductivity 35 times higher than the original. A PVT-PCM prototype was manufactured and tested under real outdoor operating conditions, evaluating its thermoelectric performance against a reference PVT panel. Additionally, a digital model was developed using CFD validated with the experimental results. The results showed that the PVT-PCM system allows decoupled thermal management without penalizing electrical conversion, achieving a daily efficiency in real operating conditions of up to 48% (11.4% electrical and 37.3% thermal), demonstrating its technical feasibility for applications in buildings with nearly zero energy consumption Esta tesis doctoral ha sido realizada gracias a la financiación de “Ayudas para financiar la contratación predoctoral de personal investigador” de la Junta de Castilla y León, (Fondo Social Europeo Plus, Programa Operativo de Castilla y León, y de la Junta de Castilla y León, a través de la Consejería de Educación - Orden de 26 de agosto de 2022) Esta tesis doctoral ha sido realizada gracias a la financiación de Hibridación energética PV/t con almacenamiento térmico: nuevos desarrollos para integración en edificios de consumo casi nulo. Proyectos de “Prueba de Concepto” 2022. PDC2022-133419-I00. MINISTERIO DE CIENCIA E INNOVACION (2022-2025) Esta tesis doctoral ha sido realizada gracias a la financiación de “Desarrollo de paneles híbridos (PVT) para integración arquitectónica” Programa de apoyo a Proyectos de Investigación cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional, Referencia BU-358A-12-3, Junta de Castilla y León Esta tesis doctoral ha sido realizada gracias a la financiación de “Desarrollo de aplicaciones energéticas con materiales de cambio de fase: un enfoque global” – Plan autonómico de proyectos de investigación, referencia BU034U16, Junta de Castilla y León Programa de Doctorado en Eficiencia Energética y Sostenibilidad en Ingeniería y Arquitectura (Interuniversitario) application/pdf spa Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ Este documento está sujeto a una licencia de uso Creative Commons, por la cual está permitido hacer copia, distribuir y comunicar públicamente la obra siempre que se cite al autor original y no se haga de él uso comercial ni obra derivada info:eu-repo/semantics/embargoedAccess Energía solar Sistemas híbridos fotovoltaicos-térmicos (PVT) Materiales de cambio de fase (PCM) Grafito-expandido (EG) Dinámica de fluidos computacional (CFD) Solar Energy Hybrid photovoltaic-thermal systems (PVT) Phase Change Materials (PCM) Expanded graphite (EG) Computational Fluid Dynamics (CFD) Energía térmica solar Solar thermal energy 2213.02 Física de la Transmisión del Calor 2213.07 Cambio de Fase 3322.05 Fuentes no Convencionales de Energía Nuevos desarrollos en sistemas híbridos fotovoltaicos-térmicos (PVT) con almacenamiento térmico: diseño, modelado y validación experimental info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:eu-repo/semantics/acceptedVersion