Manual de Bombeo Solar Fotovoltaico
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8/9/2019 Manual de Bombeo Solar Fotovoltaico
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Manual
de
Bombeo Solar Fotovoltaico
Pau Lillo Rodrigo
Mara Garca Osuna
Elena Hernndez b!s
"ngeniera Sin Fronteras
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Introduccin .................................................................................................................................. 4
Aplicacin de sistemas de bombeo fotovoltaico .......................................................................... 4
Descripcin del sistema de bombeo fotovoltaico ......................................................................... 4
- Generador fotovoltaico ..................................................................................................... 5
- Sistema motor-bomba ...................................................................................................... 8
Motor ........................................................................................................................... 8
!omba .......................................................................................................................... 8
Acoplamiento "enerador-motobomba ....................................................................... ##
- Sistema de acondicionamiento de potencia ................................................................... #2
$onvertidores %D$&D$' ................................................................................................ #(
Inversores %D$&A$' ...................................................................................................... #(
$onvertidor de frecuencia ........................................................................................... #(
- Sistema de acumulacin de ener")a................................................................................ #(
$onfi"uraciones t)picas de sistemas de bombeo fotovoltaico .................................................... #4
- Se"*n potencia ............................................................................................................... #4
+e,uea potencia %5-4/p' ................................................................................... #4
Mediana potencia %4-#5/p' ............................................................................... #4
Gran potencia .............................................................................................................. #4
- Se"*n motor .................................................................................................................. #5
D$ ................................................................................................................................ #5
A$ ................................................................................................................................ #5
- Se"*n si disponen o no de bater)as ................................................................................. #5
$on bater)a .................................................................................................................. #5
Sin bater)as .................................................................................................................. #0
Dimensionado de un sistema de bombeo convencional ............................................................ #0
- $1lculo de la ener")a idr1ulica necesaria ...................................................................... #3
stimacin de la demanda de a"ua............................................................................. #3
$1lculo de la ener")a idr1ulica ................................................................................. #8
Determinacin de la altura total de bombeo .............................................................. #
- $odos .............................................................................................................................. 2#
- valuacin del recurso solar disponible ......................................................................... 24
- Dimensionado del sistema de bombeo ........................................................................... 24
Generador fotovoltaico ............................................................................................... 24
Motor .......................................................................................................................... 20
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!omba ......................................................................................................................... 20
Sistema de distribucin ............................................................................................... 20
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"ntroducci!n
l bombeo de a"ua con ener")a solar fotovoltaica es una aplicacin interesante para sistemas
aislados con dif)cil acceso a la red el6ctrica. $abe destacar la relevancia de esta tecnolo")a en el
conte7to de pro"ramas de cooperacin internacional e7istiendo un "ran n*mero de pro9ectos
,ue an implementado con 67ito sistemas de bombeo solar para suministro de a"ua potable 9
usos a"ropecuarios.
ste au"e de los sistemas de bombeo fotovoltaico se a visto favorecido en los *ltimos aos
por el "rado de satisfaccin de los usuarios la calidad 9 eficiencia de los sistemas 9 la creciente
rentabilidad de los e,uipos lle"ando a convertirse en una alternativa a sistemas de bombeo
con diesel.
: a eleccin de un sistema de bombeo fotovoltaico con respecto a otros alimentados con otras
fuentes de ener")a depende muco de cuestiones "eo"r1ficas 9 econmicas. De manera mu9
"eneral para menores vol*menes de a"ua ser1 m1s recomendable sistemas de bombeo solarfotovoltaico mientras ,ue para vol*menes "randes ser1 me;or recurrir a sistemas diesel o
elicos.
:os sistemas de bombeo fotovoltaicos son sistemas cmodos por su modularidad
portabilidad sencillas operacin 9 mantenimiento alta confiabilidad 9 lar"a duracin por lo
,ue pueden adecuarse perfectamente a las diferentes necesidades ener"6ticas siendo como
se a mencionado anteriormente bastante recomendables para comunidades rurales remotas
no conectadas a la red el6ctrica.
#licaci!n de sistemas de bombeo $otovoltaico
:as principales aplicaciones de los sistemas de bombeo alimentados con ener")a solar
fotovoltaico son el abastecimiento de a"ua potable en el medio rural 9 para el sector
a"ropecuario principalmente para rie"o a"r)cola.
stos dos posibles usos deber1n anali
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Sistema de acumulacin de ener")a %opcional'
- >uente de a"ua
- Sistema de distribucin
- Generador fotovoltaico
=n "enerador fotovoltaico es un con;unto de mdulos fotovoltaicos conectados en serie o enparalelo ,ue transforman la ener")a solar incidente en ener")a el6ctrica. :a corriente de salidadel "enerador es corriente continua 9 la potencia el6ctrica m17ima es variable 9 dependiente
de la irradiancia solar incidente.
:os par1metros caracter)sticos de un "enerador fotovoltaico vienen dados por los valores de sucurva I-? ,ue son funcin de sus caracter)sticas constructivas 9 las condiciones ambientales.Generalmente estos par1metros caracter)sticos se dan para unas determinadas condiciones%S@$ condiciones est1ndar de operacin Irradiancia # /&m2 temperatura de c6lula25$'
- $orriente de cortocircuito "sc.
$orriente m17ima a volta;e cero. Directamente proporcional a la lu< disponible.
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?olta;e de circuito abierto &oc.
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M17imo volta;e a corriente cero. :o"ar)tmicamente proporcional a la lumB >actor de acoplo medio. s el cociente entre la ener")a el6ctrica "enerada en
condiciones de operacin 9 la ,ue se "enerar)a en el punto de m17ima potencia. Si se
deconoce su valor en sistemas con se"uimiento del punto de m17ima potencia es 5 para
bombas centr)fu"as 9 8 para otro tipo de bombas.
[ B $oeficiente de variacin de la potencia en funcin de la temperatura de las c6lulas %4 K
5&$'
@c B @emperatura media diaria de los mdulos durante las oras de sol.
@c\ B @emperatura en condiciones estandar %25$'
:a ener")a el6ctrica necesaria es
$onociendo pues la ener")a idr1ulica re,uerida la radiacin 9 el rendimiento del sistema se
puede determinar la potencia pico del panel empleando las anteriores ecuaciones
@cB @emperatura media de operacin
Se calcula a partir de la temperatura ambiente 9 la irradiancia "lobal incidente G %/&m'
l valor de correccin por temperatura puede sustituirse por un factor "en6rico >t.
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>t B 8 %climas c1lidos'
>t B %climas fr)os'
Motor
l motor acoplado deber soportar la potencia pico del "enerador fotovoltaico por lo ,ue lapotencia el6ctrica de entrada debe ser como m)nimo la del "enerador.
+ara calcular el n*mero de mdulos necesarios a9 ,ue tener en cuenta la disposicin de los
mismos 9 la potencia del motor al cual va acoplado para optimi
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