Colectores solares de placas planas con tubos de absorción estriados para una eficiencia mejorada: Aplicación de inteligencia artificial explicable utilizando valores de Shapley basados en teoría de juegos cooperativos

Este estudio investiga el impacto de los tubos de absorción estriados en la eficiencia de los colectores solares de placas planas (SFPCs). Realizado en Vellore, India, compara tubos lisos (caso 1) con tubos estriados (casos 2 y 3) usando mezclas de agua y de glicol-agua. Los resultados muestran que los tubos estriados mejoraron significativamente la eficiencia, particularmente con mezclas de glicol-agua. La eficiencia aumentó hasta un 12 % en condiciones de flujo transitorio y entre un 8 % y un 20 % en diversas tasas de flujo en comparación con los tubos lisos. Un incremento del 5 % en la radiación solar llevó a un aumento del 7 % en la efectividad. Los factores de remoción de calor variaron de 0.66 a 0.69 para agua y de 0.76 a 0.78 para glicol-agua. El caso 2 exhibió la mayor eficiencia bajo flujo transitorio, mientras que el caso 1 tuvo la menor bajo condiciones de flujo laminar. Estos hallazgos sugieren que los tubos estriados mejoran significativamente el rendimiento de los SFPC. Se emplearon tres enfoques de aprendizaje automático—AdaBoost, K-Nearest Neighbors y regresión Tweedie—para la predicción del modelo, utilizando explicaciones aditivas de Shapley para la interpretabilidad. El modelo AdaBoost superó con un MAE de 0.0150, MSE de 0.0003, RMSE de 0.0175 y R2 de 0.8494. Las características clave identificadas por el modelo incluyeron el paso de las estrías, las temperaturas ambiente y de la placa de vidrio, y la radiación solar. Estos hallazgos ofrecen perspectivas para mejorar la eficiencia de los SFPC a través de ajustes en la unidad de absorción.