EL AUGE DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA EN SISTEMAS DE RIEGO

Transcripción

1 EL AUGE DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA EN SISTEMAS DE RIEGO Distribuidor Oficial LORENTZ Peru Soluciones Solergiza SAC Dr. Hernan Figueroa Ing. Michael Lard

2 Programa Introducción Factores que fomentan el bombeo de agua solar Caída de precios baja de costo total de propiedad Optimización de componentes Telecontrol y telemetría Ejemplos de implementación

3 Introducción - historia Desde los 1980 Africa, India, Australia Enfocado a áreas sin red eléctrica Antiguamente pequeños hasta 1000m 4 de energía hidráulica Energía hidráulica = Altura dinámica (m) x Caudal requerido (m 3 )

4 Introducción Problemas antiguos Costo de paneles: $5 USD/Wp in 1990 Instalaciones complicadas: Inversores, variadores de frecuencia, baterías Componentes no optimizados: Adaptación de motores convencionales, perdida de eficiencia al convertir la energía Alto índice de fallas Limitado a aplicaciones con ayuda internacional

5 Introducción Soluciones Baja del costo de paneles: $1-2 USD/Wp Plazo de retorno baja de años a 2-5 años Simplificación de la instalación Fabricantes ofrecen sistemas integrados Optimización de componentes Motores y sistemas de electrónica de potencia desarrollados para trabajar con energía FV Instalaciones robustas de libre mantenimiento

6 Caída de precios FV Costo por kw de energía FV compite con energías generadas convencionalmente Plazos de retorno se reducen Costo total de propiedad (CTP) se reduce CTP = Costo Inicial + Costo de mantenimiento + Costo operativo + Costo de servicio

7 Areas de factibilidad Mapa de irradiación solar promedio al año kwh/m 2 /día

8 Análisis de plazo de retorno Parametros comunes Unidad Requerimiento diario de agua 20 m 3 Altura dinámica 75 m Inflación anual 2 % SBES = SISTEMA DE BOMBEO CON ENERGIA SOLAR SBD = SISTEMA DE BOMBEO CON DIESEL

9 Datos del análisis SBD SBES Unidad Combustible Costo diario de combustible (1.5 galones a $USD 4.82) USD Transporte de combustible por semana 10 - USD Incremento anual en el precio del combustible % Servicio técnico Mantenimiento anual (cambio de aceite, filtros, servicio, etc) USD Servicio de reemplazo del sistema Repuestos Motobomba convencional USD Generador eléctrico con combustible USD Bomba de agua solar PS USD Generador eléctrico fotovoltaico 1.2kWp USD Vida util de la bomba de agua (años) 5 8 Años Vida util del generador eléctrico 8 20 Años Instalacion inicial Costo de instalacion USD Bomba de agua solar PS USD Generador eléctrico fotovoltaico 1.2kWp USD Ferreteria y accesorios (sensores, conexiones, soportes, etc) USD

10 CPT (miles de USD) CPT (miles de USD) Comparación a largo plazo INVERSION INICIAL 10 0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 Año de operación Solución SBES LORENTZ Solución SBD Diesel

11 CPT (miles de USD) CPT (miles de USD) Comparación a largo plazo A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 Año de operación Solución SBES LORENTZ Solución SBD Diesel

12 CPT (miles de USD) CPT (miles de USD) Comparación a largo plazo A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 Año de operación Solución SBES LORENTZ Solución SBD Diesel

13 CPT (miles de USD) CPT (miles de USD) Comparación a largo plazo PLAZO DE RETORNO 3.7 años 10 0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 Año de operación Solución SBES LORENTZ Solución SBD Diesel

14 CPT (miles de USD) CPT (miles de USD) Comparación a largo plazo REEMPLAZO MOTOBOMBA 5 años 0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 Año de operación Solución SBES LORENTZ Solución SBD Diesel

15 CPT (miles de USD) CPT (miles de USD) Comparación a largo plazo A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 Año de operación Solución SBES LORENTZ Solución SBD Diesel

16 CPT (miles de USD) CPT (miles de USD) Comparación a largo plazo A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 Año de operación Solución SBES LORENTZ Solución SBD Diesel

17 CPT (miles de USD) CPT (miles de USD) Comparación a largo plazo REEMPLAZO DE GENERADOR 8 años REEMPLAZO DE SBES 0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 Año de operación Solución SBES LORENTZ Solución SBD Diesel

18 CPT (miles de USD) CPT (miles de USD) Comparación a largo plazo A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 Año de operación Solución SBES LORENTZ Solución SBD Diesel

19 CPT (miles de USD) Comparación a largo plazo SBD $USD38.2K SBES $USD16.8K 0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 Año de operación Solución SBES LORENTZ Solución SBD Diesel

20 CPT (miles de USD) Comparación a largo plazo AHORRO $21,400 SBD $USD38.2K SBES $USD16.8K 0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 Año de operación Solución SBES LORENTZ Solución SBD Diesel

21 CTP (miles de USD) Componentes del CTP SBES SBD Combustible Servicio técnico Repuestos Inicial

22 Eficiencia Optimización de componentes Motores DC optimizados (Brushless DC) LORENTZ BLDC (ECDRIVE) Standard AC 4-6HP/3-4kW Standard AC 1-3HP/0.7-2kW Los motores BLDC mantienen la eficiencia durante un rango amplio de potencia Carga

23 Optimización de componentes Motor BLDC Puede bombear todo el día manteniendo la eficiencia Fácil de controlar Muy caros a potencias altas (imanes permanentes) Pierden sus ventajas a potencias mayores de 7kW Motor CA Eficiente cuando la carga de operación es cerca de 100% Algoritmos de control complicados Menos caros inclusive a potencias altas Preferidos en aplicaciones de alta potencia

24 Optimización de componentes Motores CA para potencias altas BLDC < 7kW PS150 PS4000 CA > 7kW PSk2

25 Rotor helicoidal Bomba de desplazamiento positivo Rotor helicoidal de acer inoxidable Estator de goma de alta resistencia El agua es empujada a traves de la bomba

26 Helicoidal vs Centrifuga Alturas altas con poca potencia Desplazamiento positivo Agua es bombeada a cualquier velocidad Eficiente Mecánicamente simple Compacta Puede lograr altos caudales Para alturas grandes tiene que ser grande

27 Communications and Controls pumpmanager Integrated DataModule with Bluetooth connectivity to PumpScanner and PS Communicator 2 way connection for monitoring and control Remote software updates 27

28 LORENTZ Pumps Talk to You PS Data Module and PumpScanner Android App PS Controllers can be shipped with a low cost inbuilt DataModule PS DataModule provides real-time and stored information on key pump metrics Bluetooth connection for contactless data monitoring and extraction to PumpScanner Android App Slide 28

29 LORENTZ Pumps Talk to You PumpScanner Android App Monitor and control of the pump Set timers, speed control, view realtime data and history Slide 29

30 PS Communicator Standalone, self powered device Connects to the PS DataModule via Bluetooth Sends and receives data via the mobile network Over the air software upgrades Will communicate with up to 8 pumps Encrypted data Will only connect to the LORENTZ infrastructure (pumpmanager) Designed with I/O ports for future use Slide 30

31 pumpmanager Monitors and stores data for all pumps subscribed Follows partnernet hierarchy for access Provide alerts of failure ( / SMS) Real-time view of pump status Replicates PumpScanner functions for each pump Web based application, in the Cloud Available anywhere, no need for server infrastructure or integration Slide 31

32 EJEMPLOS DE INSTALACIONES EN EL MUNDO Marruecos Chile Puno, Perú

33 Sistema de riego solar en Marruecos

34 Características del sistema El Problema Tamaño de Cultivo Requerimiento diario Ubicación Sistema de bombeo Generador FV Precio de combustible elevado 6 ha de olivares 120 m3 Año de Instalación 2012 Plazo de retorno Ain Sfa, Oujda, Marruecos Dos Bombas de agua: 1.Extracción de agua subterránea 2.Distribución de agua a las cosechas 40x 240Wp = 9600 Wp 4.5 años

35 Diagrama del sistema Generador solar 40x 240Wp, 10kWp Caudal 120m3/día Reservorio 3000m3 Bomba para riego PS4000 C-SJ17-4 Bomba para pozos PS4000 C-SJ17-4

36 Sistema de riego solar para viñedo en Chile

37 Características del sistema El Problema Fluctuación en suministro de agua. Distancia desde el suministro de agua. Incrementos de costo de electricidad Tamaño de Cultivo Requerimiento diario Ubicación Sistema de bombeo Generador FV Año de Instalación 2012 Plazo de retorno 30 ha de viñedos 360 m3 (promedio anual 10 l/s) Valle de Colchagua, Chile PS21k CS-J ,56 kwp con Seguimiento ETATRACK 3 años

38 Diagrama del sistema Distribución en el viñedo 40ha Depósito 1 Depósito m m 3 Bomba para pozos PS21k CS-J41-10 Generador solar 16.56kWp con rastreador ETATRACK

39 Sistema de riego por goteo y aspersión en Isla Anapia

40 Características del sistema El Problema Tamaño de Cultivo Requerimiento diario Ubicación Sistema de bombeo Generador FV Sistema existente no cumplia las necesidades de la población Uso de baterías, adicionando un componente adicional de fallas Mantenimiendo caro de variador de frecuencia e inversores Diversas areas de cultivo (5ha) 40 m3 Isla Anapia, Puno, Peru PS1800 C-SJ kwp Año de Instalación 2014

41 Diagrama del sistema Generador solar 24x 100Wp, 2.4kWp Reservorio 600 m3 Caudal 40 m3/día Bomba para riego PS1800 C-SJ5-12

42 Llegando al lugar

43 Llegando al lugar

44 Captación de agua

45 Tuberia del sistema

46 Reservorio

47 Caseta de control

48 Sistema interno antiguo

49 Solución LORENTZ

50 Colocación de los aspersores

51 Resultado de riego aspersor

52 Equipo de trabajo

53 Muchas gracias