BOMBEO SOLAR. SIV007 Tecnología fotovoltaica (2017/18) Vicente Vernia

Transcripción

1 BOMBEO SOLAR SIV007 Tecnología fotovoltaica (2017/18) Vicente Vernia

2 CONTENIDO Descripción Esquema y tipos de bombeo solar Funcionamiento Componentes Rentabilidad Ventajas e Inconvenientes 2

3 CONTENIDO Instalación de bombeo Generación solar BOMBEO SOLAR Aplicable a varios tipos y tamaño de instalación: Baja potencia (hasta 1kW). Bombeo en pequeñas fuentes o para riegos domésticos. Uso de bombas en continua. Media potencia (Desde 1kW hasta varios cientos). Suministro de agua potable en zonas rurales, riego o agua para ganado. Alta potencia (MW). Grandes trasvases de agua. 3

4 CONTENIDO Generalmente aplicado en zonas rurales: Son zonas aisladas, normalmente planas y, en ocasiones, lejos de la red eléctrica. Grandes consumos de agua extraída de pozos o tomada a partir de ríos o embalses. Tradicionalmente con equipos conectados a grupos electrógenos o a red (cuando es posible). 4

5 ESQUEMA Y TIPOS Instalación de bombeo 5

6 ESQUEMA Y TIPOS Instalación de bombeo Generación solar BOMBEO SOLAR 6

7 ESQUEMA Y TIPOS En función del suministro de agua: Directo a balsa Directo a riego Importante controlar la presión cuando se bombea directo a riego. 7

8 ESQUEMA Y TIPOS En función del suministro de energía: Sist. Híbrido eléctrico Sistema aislado Sist. Híbrido hidráulico 8

9 FUNCIONAMIENTO Sistema aislado Pot. nominal bomba Pot. mín Pot. Bomba Pot. Paneles FV Bomba parada. La bomba no dispone de suficiente potencia para vencer la altura necesaria. Potencia variable. La bomba arranca y la potencia comienza a aumentar hasta llegar a su potencia de trabajo. Pleno funcionamiento. La bomba funciona a 50 Hz a su potencia nominal. 9

10 FUNCIONAMIENTO Sistema aislado (paso de nubes) Pot. nominal bomba Pot. mín Pot. Bomba Pot.Paneles Pequeñas caídas de potencia por el paso de nubes. La bomba baja su frecuencia y la potencia de funcionamiento disminuye sin llegar a pararse. La potencia cae por debajo de la potencia mínima de arranque. La bomba se para. 10

11 5:22 5:52 6:22 6:52 7:22 7:52 8:22 8:52 9:22 9:52 10:22 10:52 11:22 11:52 12:22 12:52 13:22 13:52 14:22 14:52 15:22 15:52 16:22 16:52 17:22 17:52 18:22 18:52 FUNCIONAMIENTO Sistema híbrido Pot. nominal bomba Pot. Bomba Pot. Paneles FV Pot. Red Arranque con grupo/red. El sistema arranca hasta su potencia nominal a 50 Hz. Hasta que amanece, toda la potencia procede de la red/grupo. Funcionamiento híbrido. A medida que aumenta la energía que proporcionan los paneles, se reduce la tomada de la red. Funcionamiento solar. Toda la energía necesaria la aporta el conjunto de paneles. 11

12 5:22 5:52 6:22 6:52 7:22 7:52 8:22 8:52 9:22 9:52 10:22 10:52 11:22 11:52 12:22 12:52 13:22 13:52 14:22 14:52 15:22 15:52 16:22 16:52 17:22 17:52 18:22 18:52 FUNCIONAMIENTO Sistema híbrido (paso de nubes) Pot. nominal bomba Pot. Bomba Pot.Paneles Pot. Red El grupo/red arranca ante caídas de potencia por el paso de nubes y compensa la potencia para que la bomba siga funcionando a 50 hz 12

13 COMPONENTES Bomba Utilización de bombas sumergibles para extraer agua de pozos y bombas horizontales/verticales para extraer agua de balsas, embalses, ríos, etc. Son equipos conocidos con amplia variedad en el mercado. Se calcula a partir del caudal diario necesario (m 3 /día) y de la altura manométrica (m), pero también se debe tener en cuenta la regeneración de pozos, si el riego es estacional o anual, y los periodos de riego (Horas sol pico para el caso solar o periodos punta-valle para alimentación de red). Generalmente, la bomba ideal para bombeo solar no coincidirá exactamente con la bomba diseñada para funcionar conectada a Red. 13

14 COMPONENTES Control, potencia y protecciones Existen sistemas o equipos que integran las protecciones, el variador y el software y componentes de control especialmente diseñados para bombeo solar, como por ejemplo las soluciones EasySun Pump de Atersa: Los variadores, al igual que las bombas, son equipos ya conocidos y disponibles también en un amplio rango de potencias 14

15 COMPONENTES Control, potencia y protecciones Estos sistemas incluyen funciones de control importantes para su uso en bombeo solar: 1. Seguimiento del Punto de Máxima Potencia (PMP) del generador solar. Aprovecha la máxima potencia disponible en cada momento. 2. Gestión del paso de nubes. El sistema hace frente a las variaciones bruscas de radiación, evitando paradas y arranques de la bomba que pueden dañar el sistema hidráulico (especialmente en sistemas de alta potencia). 3. Control de Presión. Permite mantener o limitar la presión dentro de un intervalo. 4. Entrada AC auxiliar. Gestión de una entrada adicional a la de los paneles fotovoltaicos. 5. Detección de pozo seco. Tiene como objetivo evitar el funcionamiento de la bomba en vacío, para evitar su sobrecalentamiento. 6. Detección de niveles. Útil para controlar el llenado de balsas y depósitos. 15

16 COMPONENTES Paneles FV Normalmente Silicio policristalino No existen grandes limitaciones de espacio. La estética no suele ser un factor importante. Tecnología fiable y conocida. Diferentes alternativas y fabricantes. Muy buena relación precio-rendimiento. 16

17 COMPONENTES Paneles FV Deberá diseñarse a partir de las necesidades de la bomba (kw) y del variador elegido. El variador, según su tensión nominal, requerirá una tensión de entrada determinada a partir de la entrada en DC número mínimo/máximo de paneles a conectar en serie. Se puede encontrar gran variedad de paneles de 24 V, de entre 200W y 320W. Las tensiones Voc en condiciones STC oscilan entre 43V y 46V. Variadores 230V Entre 8 y 10 paneles por serie. De 2 a 2,6 kw. Variadores 400V Entre 16 y 18 paneles por serie. De 3,9 a 5,2 kw. 17

18 COMPONENTES Paneles FV Deberá diseñarse a partir de las necesidades de la bomba (kw) y del variador elegido. Waree Atersa A-320P Amerisolar Pot. Panel 200 W 320 W 320 W Tipo Policristalino Policristalino Policristalino Voltaje trabajo 24 V 24 V 24 V Voc 44,53 V 46,49 V 45,7 V Rendimiento 13,56% 16,45% 16,49% Precio* *Precios consultados en Autosolar y Rebacas 18

19 RENTABILIDAD Funcionando con grupo o red, la instalación tendrá un coste anual que dependerá del precio del gasoil o de la electricidad. Tendencia Precio gasoil ( /l) Precio electricidad ( /kwh) Genera incertidumbre de cara al futuro. La instalación de bombeo solar se empieza a amortizar desde el primer día. En todo momento los costes son conocidos. Electricidad PIB 19

20 VENTAJAS E INCONVENIENTES VENTAJAS: Sin ruidos, humos, ni emisiones (respecto a grupos electrógenos) Sin necesidad de conectar a red. Previsión de costes futuros (sin dependencia de combustibles ni red). Las épocas de mayor necesidad de agua coinciden con las de mayor radiación solar. Equipos y sistemas conocidos. Posibilidad de optar a ayudas. INCONVENIENTES: Dependencia del Sol y la climatología en el caso aislado. La inversión inicial puede ser algo más alta. Desconfianza e incertidumbre hacia la energía solar (RD Autoconsumo). Decisión En función del coste de la inversión y la rentabilidad. 20

21 BIBLIOGRAFÍA Y DATOS CONSULTADOS European Comission. PVGIS, Mapa interactivo. [online] Omaña Álvarez J.M., Antonio de Castro., Medrano Villalón J., Bombeo Solar de Alta potencia con presión y caudal constante. Caso de éxito. XXXIII Congreso Nacional de Riegos, Valencia (2015) Daroqui Raga E.. Bombeo solar FV [ponencia en Jornada sobre Autoconsumo y ayudas del IVACE para el sector, mayo 2017] Alonso Abella M., Chenlo Romero, F., Sistemas de bombeo fotovoltaico. Dpto. Energías Renovables CIEMAT. EnergíaSolar.mx. Ventajas y Diseño de Sistemas de Bombeo Solar de Agua. [online] Energiza. Bombeo Solar. Qué es? es rentable?. [online] CalculationSolar Blog. Cálculo instalación fotovoltaica aislada de la red (off-grid). [online] SunFields. Sistemas de bombeo solar directo. [online] Manuales y catálogos Atersa, Amerisolar y otros datos de componentes. ; 21