Ventajas del bombeo solar mediante energía solar fotovoltaica

Transcripción

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2 Ventajas del bombeo solar mediante energía solar fotovoltaica El principal es el ahorro de combustible. Se mantiene el generador, pero éste sólo entra en funcionamiento las condiciones meteorológicas son desfavorables durante varios días seguidos. El ahorro de combustible implica un considerable ahorro de costes Comodidad. Ya no es necesario trasladarse hasta el proveedor, transportar y almacenar el combustible para asegurarse del funcionamiento del riego. Es ecológico; no emite CO2 ni otro tipo de contaminantes. Es renovable. Renovable no es equivalente a ecológico, aunque suele estar íntimamente relacionado. Renovable quiere decir que ese recurso no se consume por mucho que lo usemos. Al sol le da igual que utilicemos la energía que llegue a la Tierra o no; no se consume. Los combustibles fósiles, sin embargo, sí se agotan. Recibe subvenciones Existen dos posibilidades principales de instalación: 1. Una instalación más sencilla y económica, en la que las placas solares se conectan directamente a la bomba hidraúlica, y el agua es bombeada cuando luce el sol. 2. Una instalación algo más compleja, en la que se requieren unas baterías para almacenar la electricidad y proceder al riego del campo cuando el agricultor lo considera oportuno. Hay diferentes tipos de bombas solares dependiendo de la función a desarrollar: Bomba de superficie o autoaspirante: Ideal para uso doméstico o riego por goteo, con larga vida de uso y muy bajo consumo. Bomba sumergible: Ideal para pozos profundos ya que puede elevar el agua hasta 120 m de altura mediante la gran presión que ejerce. Componentes de las instalaciones solares fotovoltaicas Paneles solares El panel solar es el encargado de transformar la energía solar en electricidad. El tipo de electricidad que proporcionan los paneles solares fotovoltaicos es de corriente continua. Bomba Es el elemento encargado de tomar el agua del pozo e impulsarla hasta el lugar en donde se requiere. Existen múltiples tipos de bombas en función de la técnica de impulsión que utilicen aunque en general pueden dividirse en dos grandes grupos: centrífugas y volumétricas. También existen otras divisiones como las de bombas sumergibles y no sumergibles (en el agua del pozo) o aquellas que trabajan con corriente continua y con corriente alterna. Esta último tipo de bomba para poder conectarla a los paneles solares o a la batería requerirá de un transformador de corriente.

3 Batería (opcional) Elemento encargado de almacenar la energía eléctrica proporcionada por los paneles para su posterior uso en los momentos en los que no hay radiación solar o no en la suficiente potencia. En las instalaciones fotovoltaicas para bombeo la batería no se justifica en la mayoría de los casos. Con un correcto dimensionado se puede bombear la cantidad suficiente de agua necesaria durante las horas de radiación solar y así evitar este costoso componente. Además en caso de necesitarse una reserva, el agua en si misma se puede almacenar en depósitos con lo que se evitaría las pérdidas energéticas que ocasiona la batería. Reguladores-Cuando la instalación consta de un acumulador será necesario el empleo de un regulador que evite sobrecargas perjudiciales para la batería Dispositivos optimizadores de potencia La corriente eléctrica tiene dos magnitudes: la tensión (medida en Voltios) y la intensidad (medida en Amperios). Del producto de estos dos factores se obtiene la potencia (medida en Watios). La potencia es la capacidad que tiene una máquina para desarrollar un trabajo en un tiempo determinado. Cuando durante las primeras y las últimas horas del día la radiación solar es débil el panel solar genera un tipo de corriente con casi la tensión máxima de la que es capaz pero con poca intensidad. El producto de ambos elementos da como resultado una potencia insuficiente para activar la bomba. El dispositivo optimizador de potencia es un transformador de corriente continua a corriente continua que modifica los parámetros de tensión e intensidad que proporciona el panel solar fotovoltaico buscando siempre el punto de mayor potencia posible. Es decir cuando la tensión es alta y la intensidad baja (como cuando la radiación solar es débil), este dispositivo aumenta la intensidad a costa de bajar la tensión para que la potencia resultante sea lo mas alta posible, optimizándola. De esta manera se consigue enviar a la bomba corriente en potencia suficiente para que comience antes su funcionamiento en las primeras horas del día y termine más tarde en las últimas. Así se gana tiempo de bombeo y por lo tanto rendimiento. Suele tratarse de un dispositivo costoso y en instalaciones pequeñas no se suele emplear por no justificarse suficientemente.

4 Esquema de una instalación solar fotovoltaica para bombeo sin batería Cómo funciona una instalación de bombeo solar fotovoltaico? El funcionamiento de este tipo de instalación es en si sencillo. Los paneles solares puestos al Sol transforman la luz en electricidad que sirve para alimentar la bomba que extrae el agua del subsuelo. En los casos en que la instalación cuenta con batería, los paneles alimentan la batería y esta a la bomba. Cuando los paneles alimentan directamente a la bomba se produce una fluctuación del flujo del agua bombeada en función de la variación de la intensidad de la radiación solar a lo largo del día. Así en las primeras horas el flujo de agua será pequeño e irá aumentando conforme nos acercamos a las horas centrales del día cuando es máxima la radiación.

5 A partir de este momento vuelve a descender hasta que se hace nulo en el momento de anochecer. Esquema de una instalación solar fotovoltaica para bombeo sin batería Con radiación solar débil el panel proporciona poca potencia y la bomba extrae poco caudal Con radiación solar fuerte el panel proporciona mucha potencia y la bomba extrae mucho caudal de agua

6 Factores a tener en cuenta a la hora de realizar una instalación solar fotovoltaica para el bombeo de agua Para poder llevar a cabo con éxito la ejecución y la explotación de un sistema de bombeo fotovoltaico es preciso tener en cuenta determinados aspectos: Conocer la cantidad de agua necesaria- En primer lugar es importante tener un conocimiento lo más preciso posible del volumen de agua real que es necesario bombear. Es habitual que hasta los propios usuarios desconozcan la cantidad precisa que utilizan. Una mala estimación puede llevar a diseñar una instalación solar para un volumen que puede llegar a resultar insuficiente. Es recomendable contar con un especialista en la materia que ayude a determinar la cantidad de agua adecuada. Este tipo de instalaciones se dimensionan en función del volumen de agua que se requiere y de la radiación solar disponible. Si el volumen de agua es insuficiente será imposible dejar la bomba más tiempo funcionando ya que no habrá más radiación solar que las horas de Sol que tiene el día. También puede ser interesante calcular un volumen extra de agua de reserva para los días en los que no pueda haber Sol. Para esto habrá que realizar un dimensionado en función de las estadísticas de días consecutivos sin Sol de la zona donde se esté la instalación. Afortunadamente en este tipo de instalaciones se da la coincidencia de que cuando hay Sol (y por lo tanto mas calor y necesidad de agua, más transpiración) es cuando también hay más energía disponible para bombearla del subsuelo. Determinar adecuadamente la profundidad del pozo en todas las estaciones- Es importante conocer el nivel del agua en el interior del pozo en los momentos de abundancia ( Etapas lluviosas) y en los de escasez (sequías). Si no se tiene en cuenta este aspecto puede ocurrir que en los momentos de sequía, con el nivel del agua bajo, la bomba carezca de potencia suficiente para bombear o que se haga en cantidad insuficiente. No se requerirá la misma potencia para elevar el agua desde una profundidad de 40 metros que desde sólo 25. Si una instalación esta diseñada para bombear un volumen concreto de una profundidad máxima de 30 metros, en los momentos en los que el nivel supere esta profundidad, no se bombeará la cantidad suficiente de agua. Es por ello por lo que se debe contar con un experto que determine correctamente las fluctuaciones de la capa freática a lo largo del año y también en función de los datos climáticos de la región en los ciclos de sequía de varios años.

7 Conocer la capacidad de recarga de los acuíferos Es muy importante cerciorarse antes de ejecutar una instalación de que el acuífero tiene la suficiente capacidad de recarga para obtener de él regularmente la cantidad de agua que se precisa. De no ser así el acuífero terminará por agotarse y la instalación podría quedar totalmente inútil. De nuevo el experto en la materia será el que pueda precisar este punto. Por último siempre se recomienda que la instalación la ejecute personal con la suficiente preparación y en caso de adquirir Kits de bombeo fotovoltaico siempre asesorarse por personal cualificado ya que como se ha visto cada lugar ofrece unas características particulares que hay que tener en cuenta. Preguntas Frecuentes Qué es exactamente el Bombeo Solar? Se le llama Bombeo Solar a la aplicación de la energía solar fotovoltaica para mover bombas de agua. Estas bombas, por ejemplo en agricultura, pueden usarse tanto para trasvasar agua (pozos a embalses, etc.), como para dar presión a un caudal de agua determinado (impulsión a sistemas de regadío). Otras aplicaciones aparte de la agricultura, pueden ser la ganadería, consumo humano, piscinas, etc. Hasta qué caudal o profundidad de agua se puede usar un sistema solar? No hay limitaciones. El sistema solar se adapta a la potencia de la bomba, bien la existente o bien la que se diseñe. Se pueden mover motores de bombas de unos pocos Caballos de Potencia (CV) o Kilovatios (KW), hasta cientos de CV o KW. Puedo hacer riego directo y conseguir la presión necesaria? Sí, se puede hacer riego directo. El sistema de paneles solares se puede diseñar para que la bomba funcione a la potencia necesaria para mantener la presión deseada. Pero esa presión se podrá mantener un determinado tiempo al día, en función del diseño que se haga. Puedo regar de noche si pongo un sistema solar? Para regar de noche hay tres opciones. Si queremos utilizar sólo energía solar, tenemos que acumular la energía producida de día. O bien se acumula la energía eléctrica en baterías, para poder usarla de noche o en días muy nublados. O bien se acumula el agua en altura ( se eleva el agua durante el día a un embalse a la altura suficiente para que nos de la presión natural para regar). Y como tercera opción, se podría utilizar de noche (o en días muy nublados), una energía externa de apoyo (grupo diesel).

8 Cuál es el mejor uso de un sistema solar en un sistema de riego? La utilización más eficiente de un sistema solar, es la extracción de agua para su acumulación y posterior uso. La impulsión desde el embalse hasta el cultivo puede realizarse también con un sistema solar o bien con energía convencional, pero el mayor gasto energético, la extracción de agua, ya se ha hecho con energía solar. El uso óptimo, siempre que el terreno lo permita, se consigue elevando el agua hasta un embalse con altura suficiente para regar, cuando se desee, con presión natural. En cuanto al riego en sí, cuanto más se extienda la temporada de riego (lo ideal serían los 12 meses del año), mejor se amortiza la inversión realizada. Puedo regar exactamente igual que lo hago ahora? Eso depende del sistema que se adopte. Si se utiliza un sistema sólo con energía solar, habrá que cambiar al menos horarios de riego e incluso la temporada. La energía solar está disponible todo el año y en muchos cultivos (leñosos) se puede regar meses que, habitualmente no se riega por economizar el gasto energético. Eso depende del sistema que se adopte. Si se utiliza un sistema sólo con energía solar, habrá que cambiar al menos horarios de riego e incluso la temporada. La energía solar está disponible todo el año y en muchos cultivos (leñosos) se puede regar meses que, habitualmente no se riega por economizar el gasto energético. puedo usar un sistema solar si riego con pivots o con cobertura? Si su sistema de regadío impulsa el agua directamente desde el pozo hasta pivots o cobertura, un sistema puramente solar no es el sistema más adecuado para hacer exactamente lo mismo. Una solución puede consistir en extraer al agua a un depósito de pequeño tamaño en superficie y desde allí impulsar. También se puede alimentar a los motores de movimiento de los pivots y dosificación de fertirriego. Estas instalaciones requieren un estudio detallado para ver en qué partes y en qué forma se puede usar energía solar. En estos casos, una combinación de energías (sistema híbrido solar-diesel o solar-red), o una reestructuración del sistema hidráulico, puede aportar la solución más eficiente. Cuánto espacio se necesita para colocar el sistema de bombeo solar? Es necesario disponer de un espacio soleado (bien tejado o bien suelo), para colocar los módulos fotovoltaicos. Lógicamente la superficie necesaria depende de la potencia del sistema a instalar. Un sistema pequeño, por ejemplo para bombas de 5 HP puede no necesitar más de 60 m2, un sistema mediano, de unos 50 HP puede necesitar unos 500 m2.

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