1. Sistema Fotovoltaico AC (380V)
Bombeo de Agua para Riego
Heinrich Berg
Rafael Benavides

2. Sistema Fotovoltaico para el Bombeo de Agua
La Situación


Samaca, una fundo ecológico en el desierto al sur de Ica
Red de electricidad de suficiente potencia a una distancia a más de 20km

3. Sistema Fotovoltaico para el Bombeo de Agua
La Tarea

Reemplazar los generadores de diesel

Reducir mantenimiento, reparaciones

Ahorrar en gastos corrientes para combustible

Expandir el área bajo riego

Sistema flexible y expandible

Protección del medio ambiente, productos ecológicos certificados

4. Sistema Fotovoltaico para el Bombeo
La Irradiación

Distribución anual
6.11kWh/m2/d
(NASA promedio 23 años)
 Distribución diaria
(medidas propias locales)

5. Sistema Fotovoltaico para el Bombeo
La Idea

Tres pozos, un reservorio
 Adaptar el bombeo a la irradiación

6. Sistema Fotovoltaico para el Bombeo de Agua
Bombas solares DC alimentación directa
Bombas alimentadas por una red AC
+ Eficiencia 60 a 80%
- Eficiencia 50 a 60%
+ No requieren baterías
- Baterías necesarias (si no hay conexión ext.)
+ Regulación simple
- Regulación vía variador de frecuencia
- Normalmente hasta 2hp (excepción Lorentz)
+ Hasta 25hp y más
- Uso de la energía para otros fines difícil
+ Uso de energía para otros fines simple
- Productos de calidad limitados
+ Amplia oferta de bombas en el mercado local
- Reparaciones de bombas pueden ser muy
difíciles (especialistas, repuestos raros, caros)
+ Fácil para reparar (localmente) y reemplazar
- Aumento de capacidad limitado o hay que
añadir más sistemas individuales
+ Ampliación simple y flexible (modular)
- Bombas existentes no usables
+ Bombas existentes se puede incorporar
- Apoyo con energía externo ‘incomodo’
+ Apoyo con energía externo fácil (generadores)

7. Sistema Fotovoltaico para el Bombeo de Agua
La selección: Sistema trifásico con una red de distribución local de 2.4kV

Red de 2.4kV reduce las perdidas de distancias (eficiencia de transformadores 380V – 2.4kV 98%)

Sistema controlado por frecuencia, maneja el control (60Hz ± 2Hz) en toda la red

Potencia FV de 96 kWp (STC) para asegurar 50kW para bombas durante 5 horas promedio también
en invierno, suficiente energía para sistema de osmosis y otros fines (energía FV anual mayor de
170,000kWh)

Eficiencia directa mayor de 97% (FV string de 600VDC a 380VAC)

Separación de paneles de bombas (ubicados en un área no apto para la agricultura, más de 600m2)

Colocar y recolocar bombas más flexible

Gran variedad de bombas de diferentes tamaños disponibles en el mercado local, fácil de
mantener y reparar

Amplias opciones para extender en el futuro para cualquier uso (incl. extender a fundos vecinos)

Se puede conectar directamente a una red sin perder gran parte de la inversión ( … se discuta un
parque eólico en la zona)

En casos de emergencias (poca radiación solar, mucha demanda de agua) se puede conectar
fácilmente un generador de apoyo en un punto central

8. Sistema Fotovoltaico para el Bombeo de Agua
El Diagrama
Turbina de
Viento Bergey
Módulos
solares
Módulos
solares
Módulos
solares
Módulos
solares
600VDC
Módulos
solares
Control
Bomba
Control
Bomba
Red existente
de 220 V
Control
Bomba
Inversor
Cargador
380VAC
Sunny
Tripower 17000TL
Cargador
Baterías
380VAC
380VAC
Red de Distribución 2,400V
Multicluster Box
Sunny Island 8.0H
Control de Voltaje
Control de Frecuencia
Cargar Baterías
320 Módulos Policristalino 300Wp, total 96kWp
(20 strings a 16 módulos con aprox. 600V, 8.6A)
5 Tripower 17000TL trifásico, total 85kW
6 Sunny Island 8.0H 72kW peak
48 Baterías OPvS 1070Ah
8 Bombas aprox. 50kW total
Baterías
48V
Baterías
DeltaVolt
Producción fotovoltaico anual >170,000kWh

9. Sistema Fotovoltaico para el Bombeo de Agua
Interconexión DC
Interconexión AC
Más barato en sistemas pequeños
Menos eficiente inferior de 92%
Circuito PV hasta 150V
Corriente alta
Mucho cable, gordo, muchos controladores
Distancia entre equipos muy limitada
Instalación por personal familiar con DC
Más barato en sistemas grandes
Más eficiente (uso directo > 97%)
Circuito PV hasta 1000VDC
Corriente reducida
Menos cable, delgado
Largas distancias entre equipos posible
Instalación AC por electricista común

10. Sistema Fotovoltaico para el Bombeo de Agua
Los Resultados (proyectados)

Producción fotovoltaica anual >170,000 kWh

Producción AC directo por día

Anual promedio 421 kWh

Verano promedio 492 kWh

Invierno promedio 344 kWh

11. Sistema Fotovoltaico para el Bombeo de Agua
El desafío técnico (o como evitar problemas)
Diseñado con amplia seguridad (invierno, neblina, días más cortos)
Requiere una carga mínima de 15kW en horas de alta radiación

Qué hacer con la energía que sobra en verano?

Más bombas (‘nunca hay suficiente agua para el riego’)

Sistema de osmosis para agua potable (8kW)

Cargar otras baterías

Uso para maquinas y herramientas

Calentar agua

Aprender a controlar las bombas

Formación de personal

12. Sistema Fotovoltaico para el Bombeo de Agua
Rentabilidad
 Amortización aprox. 5 años (comparado con generadores de diesel)
 Ahorro de 21,610US$ anual (comparado con precio de la red común)
 Ahorro de 30,416 litros de diesel por año
 Ahorro de 82.13 toneladas de CO2 por año
 Desafío:
 Usar la energía que sobra!
 Altos gastos iniciales
 Sistema híbrido con generador de diesel más rentable, pero menos
ecológico

13. Sistema Fotovoltaico para el Bombeo de Agua
De esto (o nada):
A esto:
Gracias!