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Grant support

The authors express their gratitude to the Eduardo Torroja Institute for Construction Science for providing the location and entire infra-structure to enable the installation of this solar furnace. This infrastructure has been supported by the grant MAT2017-83025-R funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033. A. Gallo wishes to thank the University of Almeria for his Margarita Salas post-doctoral fellowship RR_A_2021_11 funded by the European Union within the framework of the "Recovery, Transformation and Resilience Plan" promoted by the Spanish government. C.-A. Asselineau wishes to acknowledge the funding provided by the Ramon-y-Cajal fellowship grant RYC2022-038071-I funded by MICIU/AEI/10.13039/501100011033 and the ESF + . Additionally, the authors extend their thanks to P. Pizarro (Green Oil Energy Systems SL) for his contribution during the design, procurement and construction of the facility.

Análisis de autorías institucional

Gallo, AlessandroAutor (correspondencia)Asselineau, Charles-AlexisAutor o Coautor

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Artículo

Design solutions and characterization of a small scale and very high concentration solar furnace using a Fresnel lens

Publicado en:Applied Thermal Engineering. 255 124044- - 2024-10-15 255(), DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2024.124044

Autores: Gonzalez-Camarillo, H; Gallo, A; Padilla, I; Perez-Rabago, CA; Asselineau, CA; Romero, M; Lopez-Delgado, A

Afiliaciones

Australian Natl Univ, Sch Engn, Canberra, ACT 2601, Australia - Autor o Coautor
Carlos III Univ Madrid, Sch Engn, Dept Thermal & Fluid Engn, Energy Syst Engn Grp ISE, Ave Univ 30, Leganes 28911, Madrid, Spain - Autor o Coautor
IETcc CSIC, Eduardo Torroja Inst Construction Sci, MEDES IETcc Grp, C Serrano Galvache 4, Madrid 28033, Spain - Autor o Coautor
Natl Autonomous Univ Mex IER UNAM, Inst Renewable Energy, Priv Xochicalco S-N, Temixco 62580, Morelos, Mexico - Autor o Coautor
Univ Almeria, Carretera Sacramento S-N, Almeria 04120, Spain - Autor o Coautor
Univ Politecn Madrid, Sch Ind Engn, Dept Energy Engn, Jose Gutierrez Abascal 2, Madrid 28006, Spain - Autor o Coautor
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Resumen

The use of Fresnel lenses for solar energy concentration technology dates back to the 1950 s. These lenses feature a plano-convex optical design with a series of discontinuous convex grooves. Typically made from materials like polymethyl methacrylate, Fresnel lenses are lightweight, resistant to sunlight, thermally stable, and costeffective. This study presents a novel Fresnel lens-based solar furnace configuration installed at the Eduardo Torroja Institute for Construction Science in Madrid, Spain. The novelty of this work lies in the exceptional performance and operability of the facility. Experimental characterization revealed a record peak irradiance over 7 MW m- 2 for an incident target power exceeding 800 W. Comparison with ray tracing simulations shows good agreement with experimental results. This setup enables high temperature experiments up to 2000 degrees C with rapid execution times. A fixed receiver, a shutter system and a closed-loop heliostat tracking control system allow for flexible operation up to 5000 suns and straightforward maintenance. The concentrator element costs less than 300 USD (2022) m- 2, offering an economical solution to solar-powered high concentration and temperature applications. This innovative design overcomes previous operational challenges, providing a robust and economical method for high-temperature material processing and other industrial applications.

Palabras clave

Biodiesel productionConcentrated solar energConcentrated solar energyCost effectiveCost effectivenessDesign solutionsEnergyEnergy concentrationFlux distributionFresnel lensFurnace configurationHigh temperature processHigh-temperature processesMaterial synthesisMaterials synthesisOptical designOptical instrument lensesPolymethyl methacrylatesPyrolysiRadiationSmall scaleSolar energySolar furnaceThermally stable

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Applied Thermal Engineering debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2024 aún no existen indicios calculados, pero en 2023, se encontraba en la posición 52/171, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Energy & Fuels.

2025-06-17:

  • WoS: 1
  • Scopus: 1

Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-06-17:

  • El uso, desde el ámbito académico evidenciado por el indicador de la agencia Altmetric referido como agregaciones realizadas por el gestor bibliográfico personal Mendeley, nos da un total de: 28.
  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 28 (PlumX).

Con una intencionalidad más de divulgación y orientada a audiencias más generales podemos observar otras puntuaciones más globales como:

  • El Score total de Altmetric: 2.5.
  • El número de menciones en la red social X (antes Twitter): 5 (Altmetric).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
  • Asignación de un Handle/URN como identificador dentro del Depósito en el Repositorio Institucional: https://oa.upm.es/86811/

Como resultado de la publicación del trabajo en el repositorio institucional, se han obtenido datos estadísticos de uso que reflejan su impacto. En términos de difusión, podemos afirmar que, hasta la fecha

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Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: Australia; Mexico.

el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido GALLO, ALESSANDRO.