2011 Abc Instalaciones Eléctricas - Enriquez Harper 5kn30

BOMBEO SOLAR SIV007 – Tecnología Fotovoltaica

Vicente Vernia López Máster en Eficiencia Energética y Sostenibilidad 2017 - 2018

BOMBEO SOLAR

Contenido 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 2 1.1.

Características de las zonas de riego............................................................................. 2

1.2.

Funcionamiento instalación de bombeo ....................................................................... 2

1.3.

Ventajas e inconvenientes del bombeo solar ............................................................... 3

TIPOS DE BOMBEO SOLAR Y FUNCIONAMIENTO .................................................................. 3 2.1.

Clasificación por el suministro de agua ......................................................................... 3

2.2.

Clasificación por el suministro de energía .................................................................... 4

FUNCIONAMIENTO................................................................................................................ 6 3.1.

Funcionamiento como sistema aislado ......................................................................... 6

3.2.

Funcionamiento como sistema híbrido......................................................................... 8

COMPONENTES DE UNA INSTALACIÓN DE BOMBEO SOLAR .............................................. 10 4.1.

Bomba de agua............................................................................................................ 10

4.2.

Control, potencia y protecciones ................................................................................ 11

4.3.

es fotovoltaicos .................................................................................................. 12

4.4.

Otros elementos .......................................................................................................... 12

DIMENSIONADO .................................................................................................................. 13 5.1.

Definir las necesidades de agua .................................................................................. 13

5.2.

Conocer la energía disponible ..................................................................................... 13

5.3.

Selección de la bomba................................................................................................. 14

5.4.

Selección del variador ................................................................................................. 14

5.5.

Selección de los es .............................................................................................. 14

5.6.

Ejemplo de cálculo ...................................................................................................... 14

RENTABILIDAD ..................................................................................................................... 16 6.1.

Sistemas con generación fotovoltaica......................................................................... 16

6.2.

Sistemas con Red o grupos diesel ............................................................................... 16

6.3.

Ejemplo........................................................................................................................ 17

BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................................... 19

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BOMBEO SOLAR

1. INTRODUCCIÓN El bombeo solar es una aplicación especial de los generadores solares fotovoltaicos, donde se emplea la energía del Sol para alimentar una bomba o grupo de bombeo de agua para riego de cultivos, ganaderia o para consumo de agua potable, especialmente en zonas aisladas donde muchas veces el a la red eléctrica es complicado. También se incluirían en la categoría de bombeo solar otras aplicaciones de más potencia (MW), para trasvase y elevación de agua en grandes infraestructuras: grandes depósitos, embalses, etc.

1.1. Características de las zonas de riego Las fincas agrícolas, así como las ganaderas, se encuentran por lo general en entornos rurales o en las afueras de las ciudades, pudiendo abarcar varias hectáreas. Las principales características de estas zonas son las siguientes: • •

•

• •

Muchas veces están situadas en zonas aisladas, lo que implica no tener facilidad para conectarse a la red eléctrica y estar poco vigiladas. Demanda de agua elevada. Este consumo suele ser estacional (mayor en épocas de calor) y el agua se puede obtener de varias formas: a través de cooperativas de riego, embalses o ríos cercanos, o a través de pozos propios (extrayendo el agua mediante bombeo). Normalmente se buscan zonas planas. Salvo en zonas muy montañosas, donde las plantaciones y los terrenos son más pequeños, las zonas de cultivo se sitúan en plano. Esto, junto al hecho de estar en zonas rurales, hace que haya pocas zonas de sombra, más allá de la que puedan hacer las propias plantaciones. Sin consumo eléctrico nocturno. Excepto para aquellas fincas que también cumplan la función de vivienda particular, hotel rural, restaurante, etc. Los consumos de electricidad por la noche son 0 o pueden ser 0 (regando a lo largo del día).

1.2. Funcionamiento instalación de bombeo La instalación más simple para el bombeo de agua consta de un grupo moto-bomba, que extrae agua de un pozo o balsa, y que tradicionalmente recibe la energía de la red eléctrica, si hay posibilidad de conexión, o a partir de un grupo electrógeno de gasoil. A esto se le puede añadir también un variador de frecuencia por si se necesitan varios perfiles de riego, e incluso un sistema de control si se quiere programar la puesta en marcha del sistema.

Uso de energía solar El bombeo solar consiste en sustituir o combinar las fuentes de suministro de energía habituales por energía solar fotovoltaica, con las ventajas e inconvenientes que este tipo de generación implica. Esto es especialmente importante para poder implantar sistemas de bombeo en zonas remotas, en las que no sería rentable hacerlo a través de la red. O también para aquellos proyectos de bombeo en los que se quiera eliminar la dependencia del coste asociado al recurso energético (energía de red o gasoil).

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1.3. Ventajas e inconvenientes del bombeo solar Entre las ventajas de este tipo de sistemas de bombeo destacan las siguientes: 

Sin ruidos, humos, ni emisiones (respecto a grupos electrógenos).



Sin necesidad de conectar a red (sin necesidad de depender del término fijo de potencia ni del denominado “impuesto al sol” en instalaciones mayores de 10kW).



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. La mayoría de componentes son de tecnología existente y ampliamente utilizada (bombas, variadores y es solares de silicio).



Posibilidad de optar a ayudas.

Por contra, estos sistemas también presentan algunos 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). Los cambios legislativos han afectado negativamente a la percepción de la gente sobre la energía fotovoltaica.

En función de las distintas variantes que pueden adoptar estas instalaciones, las características de la zona y las alternativas posibles, se deberá decidir que tipo de sistema es el más favorable, que como la mayoría de proyectos acabará siendo una decisión basada en el coste de la inversión y la rentabilidad.

2. TIPOS DE BOMBEO SOLAR Y FUNCIONAMIENTO Aunque cada instalación tiene sus particularidades y se pueden encontrar distintas combinaciones y configuraciones, las instalaciones de bombeo solar se pueden clasificar según el suministro de agua o dependiendo de si el suministro energético es exclusivamente solar o hibridado.

2.1. Clasificación por el suministro de agua La clasificación del tipo de bombeo en función del suministro de agua no cambia en el caso del bombeo solar, pudiendo ser a depósito o balsa, o directamente a riego.

Suministro a depósito o balsa El agua se bombea hasta una balsa o un depósito en altura para después distribuirla con la propia presión de la altura o gracias a otra bomba de menor potencia, que puede estar accionada por un grupo electrógeno o energía de red. En este caso, toda el agua que es capaz de extraer la bomba va a balsa, por lo que no hay inconveniente en que la presión y caudal sean variables y se puede aprovechar mejor la energía que proporcionan las placas solares fuera de las horas de mayor irradiancia.

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Figura 1: Esquema de suministro a balsa

Suministro directo En este caso, el suministro de agua se hace directamente al sistema de riego en lugar de acumularse en una balsa. A diferencia del caso anterior, aquí debe existir un control de presión que garantice que estará dentro de un rango de funcionamiento, ya que una presión excesiva puede causar problemas en los conductos y un aumento de las pérdidas ante posibles perforaciones. También debe funcionar por encima de una presión mínima para que el agua llegue a todos los puntos de la instalación

Figura 2: Esquema de suministro directo a riego

2.2. Clasificación por el suministro de energía Otra forma de clasificar los sistemas de bombeo solar es a partir de la fuente de suministro de energía o el modo de combinarlas.

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Sistema aislado En el sistema aislado toda la energía empleada para el bombeo procede de los es fotovoltaicos, independientemente de si el agua se vierte a una balsa o se conduce directamente a riego. Es más factible para sistemas de suministro a balsa, ya que el caudal y presión no son tan limitantes. Si el bombeo es directo a riego habrá que tener en cuenta las sobrepresiones o golpes de ariete que puedan aparecer en la red ante caídas bruscas de potencia (paso de nubes), y también diseñar el sistema de forma que sea capaz de suministrar agua con un caudal y presión adecuados para el correcto funcionamiento de la instalación. La ventaja de este sistema es que permite no depender de los costes del combustible y de la electricidad. Además, al ser una instalación aislada, está excluida del denominado “impuesto al sol” para instalaciones de más de 10 kW.

Figura 3: Sistema aislado o autónomo

Sistema híbrido eléctrico El sistema fotovoltaico se combina con otras formas de suministro eléctrico (generalmente red o grupo electrógeno). En estos sistemas se aprovecha toda la energía procedente de los es solares y se completa con la otra fuente energética en las horas de menos sol, de forma que la bomba pueda trabajar siempre a su potencia nominal. Otra ventaja, especialmente en sistemas de mayor potencia, es que se pueden compensar las caídas de potencia bruscas debido al paso de nubes. También pueden funcionar alternativamente, de modo que se pueda aprovechar el periodo valle de la tarifa eléctrica y completarlo con la energía solar durante el día. Aunque este último caso correspondería más a una alternancia de sistemas que a un sistema de funcionamiento híbrido en sí mismo (ambos sistemas actuarían como independientes).

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Figura 4: Sistema híbrido eléctrico

Sistema hibrido hidráulico En este caso, la hibridación se produce en la rama hidráulica, funcionando la parte fotovoltaica como un sistema aislado, solución que plantea disponer de varias bombas con salida única pero con sistemas de alimentación independientes. Puede no ser una instalación muy rentable si implica instalar dos bombas sumergibles a mucha profundidad, debido al coste de instalación y reparación de las mismas.

Figura 5: Sistema híbrido hidráulico

3. FUNCIONAMIENTO El funcionamiento de las diferentes combinaciones para bombeo solar se puede ver a partir del funcionamiento como sistema aislado y del funcionamiento como sistema híbrido.

3.1. Funcionamiento como sistema aislado En el caso de disponer de una instalación aislada de bombeo solar, la extracción de agua se podrá hacer exclusivamente durante las horas de sol, y siempre a partir de un mínimo de energía para comenzar a funcionar.

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Figura 6: Funcionamiento para un sistema aislado (elaboración propia)

En la tabla anterior se muestra la curva de potencia de los es fotovoltaicos, para las horas de sol correspondientes al mes de marzo en la localidad de Burriana (Castellón), obtenidas a partir de PVGIS. La línea azul muestra la potencia de la bomba, distinguiendo tres etapas: 1. Bomba parada. Durante las primeras de sol, la bomba no tiene suficiente potencia para vencer la altura necesaria y por tanto no arranca. 2. Bomba con funcionamiento variable. La bomba tiene suficiente potencia para extraer el agua. La potencia va aumentando hasta llegar a su potencia nominal. 3. Bomba a su potencia nominal. La bomba trabaja a su potencia nominal a 50 Hz. A partir de este punto, el funcionamiento sería simétrico, reduciéndose la potencia de la bomba con la potencia de los es solares hasta caer por debajo de su potencia mínima de funcionamiento. Como se ve, será importante durante el diseño tener en cuenta las horas de sol efectivas. Por otro lado, la gráfica anterior sería válida para días muy despejados, pero habría que tener en cuenta también el comportamiento del sistema frente a la aparición de nubes.

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Figura 7: Funcionamiento para un sistema aislado con paso de nubes (elaboración propia)

Puesto que toda la potencia disponible en el sistema es la de los es, una caída de ésta implicará un descenso en la potencia de la bomba, dando lugar a varias situaciones posibles: 1. Pequeñas caídas de potencia en el generador por el paso de nubes. Se reduce la frecuencia de funcionamiento y baja la potencia de la bomba sin llegar a pararse. 2. Ante el paso de nubes que no dejan pasar apenas luz, la potencia del generador cae por debajo de la potencia mínima para que la bomba funcione. Se produce la parada de la bomba. Hay que tener especial cuidado con estas últimas situaciones, ya que las paradas bruscas en sistemas de gran potencia pueden dar lugar a golpes de ariete, apareciendo grandes presiones en la línea hidráulica que pueden producir su rotura. Los sistemas de riego no suelen contar con válvulas de seguridad para este tipo de situaciones. Una forma de solucionar este inconveniente, si no se quiere depender de la red o de un grupo electrógeno, es emplear baterías que compensen esas pequeñas caídas y que se pueden cargar en aquellos momentos en que no se aprovecha toda la energía que producen los es.

3.2. Funcionamiento como sistema híbrido Este caso puede darse como combinación del sistema de generación solar con conexión a red o con grupo electrógeno. La principal diferencia respecto al anterior es que la bomba siempre trabajará con su potencia nominal.

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Figura 8: Funcionamiento para un sistema híbrido (elaboración propia)

El funcionamiento del sistema sería del siguiente modo: 1. Arranque con grupo/red. El sistema arranca con la energía de la red hasta su potencia nominal a 50 Hz. 2. Combinación aporte grupo/red – solar. A medida que avanza el día, el sistema va tomando más energía de los es y va reduciendo la que toma de la red/grupo. 3. Los es aportan toda la energía. La potencia de los es es igual o superior a la potencia de la bomba. El generador fotovoltaico aporta toda la energía necesaria. Al igual que ocurría en el caso aislado, el funcionamiento a partir de este punto sería simétrico, incrementándose la energía proporcionada por la red o por el grupo a medida que anochece hasta llegar al paro de la bomba. Se puede ver también cómo afecta el paso de nubes a este esquema de funcionamiento:

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Figura 9: Funcionamiento para un sistema híbrido con paso de nubes (elaboración propia)

El sistema híbrido, apoyado en un buen sistema de control, permite gestionar mejor las caídas de potencia del generador fotovoltaico frente al paso de nubes.

4. COMPONENTES DE UNA INSTALACIÓN DE BOMBEO SOLAR A continuación, se detallan los principales equipos que componen una instalación de bombeo solar.

4.1. Bomba de agua En los principales casos que contempla el bombeo solar, las bombas empleadas serán de tipo sumergible, para la extracción de agua de pozos; o bombas horizontales, para bombeo o trasiego desde balsas. Aunque parte de las características de la bomba partirán de las necesidades de hidráulicas, la bomba ideal para un sistema de bombeo tradicional (grupo/red) y la bomba empleada para un sistema de bombeo solar no será la misma. El caudal (Q) a extraer dependerá de la cantidad diaria de agua necesaria, la velocidad de regeneración de los pozos y acuíferos, pero también de las horas de riego, y por tanto de las horas de sol a lo largo del año. Por otro lado, para determinar la altura de la bomba (H) habrá que tener en cuenta la presión necesaria, la profundidad del pozo y la altura a la que se va a elevar el agua y las pérdidas en la red. Pero para el caso de bombeo solar siempre es interesante elegir una bomba para una altura superior de forma que, aunque la potencia de los es caiga, la bomba pueda seguir trabajando.

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4.2. Control, potencia y protecciones Para sistemas simples y de poca potencia se pueden emplear componentes típicos por separado. Sin embargo, existen equipos especiales que integran sistemas de control, potencia y protecciones especialmente diseñados para bombeo solar, y que permiten gestionar las distintas entradas de potencia y el funcionamiento de la bomba, evitando así los posibles problemas ocasionados por las caídas o variaciones de potencia y otras dificultades asociadas a los sistemas de bombeo o riego.

Figura 10: Componentes del cuadro ESP de Atersa para bombeo solar (Atersa)

El variador gestiona la potencia procedente de las distintas fuentes y genera la corriente trifásica que alimenta la bomba. Para ello dispone una entrada en continua para los es fotovoltaicos y una entrada en alterna para Red o grupos generadores, pudiendo funcionar simultánea o alternativamente. La gama de potencias de variadores es muy amplia, pudiendo encontrar desde 1 kW hasta 280 kW, pasando a continuación a los modelos industriales. La tensión nominal del variador (230 V o 400 V) limitará el voltaje en circuito abierto mínimo y máximo, en condiciones estándar (STC), de los es fotovoltaicos:

Figura 11: Voc de la entrada DC en función de Vac del variador

La tensión de salida a bomba es en alterna, pudiendo ser de 230 V o 400 V y con una frecuencia de 0 a 50 Hz.

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Control Los sistemas integrados para el bombeo solar, como el EasySun Pump de Atersa, incluyen algunas funciones especialmente diseñadas para la tarea de bombeo: 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. Con la ayuda de un sensor externo, permite mantener o limitar la presión dentro de un intervalo. Esto es muy importante en sistemas directos de bombeo a riego. 4. Entrada AC auxiliar. Gestión de una entrada adicional a la de los es 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. Posibilidad de conectar sensores de nivel configurables. Útil para controlar el llenado de balsas y depósitos.

Filtros y protecciones Medidas para evitar funcionamientos del sistema no deseados y posibles averías derivadas de los mismos.

4.3. es fotovoltaicos Los factores más relevantes para la elección del solar a instalar serán coste y rendimiento, por lo que lo normal será recurrir a silicio policristalino. Otro tipo de tecnologías o soluciones podrán tener cabida si existe alguna limitación de espacio o cuando, además de la actividad principal (agrícola, ganadera, etc), se desarrollen otro tipo de actividades donde el acabado estético pueda ser importante, como por ejemplo en bodegas que reciban visitas, hoteles rurales, o similares. Salvo para pequeñas instalaciones que trabajen con bombas en corriente continua, lo más frecuente será trabajar con bombas a 230 V – 400 V trifásicas y con es de 24V y entre 150 W y 350 W. Como consecuencia de esto, habrá un tamaño de instalación mínimo que habrá que tener en cuenta para instalaciones no muy grandes. Generalmente, para una salida AC de 230 V y 400 V el inversor requerirá una entrada de los es en continua de 360 V y 760 V respectivamente (de Voc), lo que implicará poner una cantidad determinada de es en serie: Variadores 230V  Entre 8 y 10 es por serie. De 2 a 2,6 kW. Variadores 400V  Entre 16 y 18 es por serie. De 3,9 a 5,2 kW. (para una Voc aproximada de entre 44 V y 46 V)

4.4. Otros elementos Material adicional necesario para la instalación, propio de una instalación solar o de bombeo: cableado, conectores, protecciones adicionales, estructura para los es, etc.

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Además, en ciertos casos puede considerarse el uso de baterías para compensar pequeñas caídas y/o para dar otros usos al terreno (vivienda, restaurantes o hoteles rurales, etc). Pero hay que tener en cuenta el elevado coste de las mismas y que existe una alta posibilidad de robos, al ser normalmente zonas aisladas. En instalaciones de cierto tamaño también se puede considerar el uso de seguidores solares para los es.

5. DIMENSIONADO Existen diferentes métodos para el diseño de sistemas de bombeo solar, además de herramientas de software que permiten realizar el diseño a partir de las distintas variables. A continuación de detalla un método sencillo para un primer cálculo de un sistema de bombeo aislado, aunque habría que tener en cuenta más variables para un diseño más ajustado:

5.1. Definir las necesidades de agua Conocer el caudal diario necesario (m3/día). Bien por conocimiento previo, o por la actividad a realizar, es posible calcular el caudal necesario. Existen tablas para conocer el consumo de plantaciones concretas en determinadas zonas para el caso de riego, o el consumo medio diario para personas o animales. Por ejemplo, una plantación de tomates puede necesitar unos 28 m3 de agua por hectárea y día, en la región Mediterránea. Conocer la altura manométrica necesaria (m). Calcular, a partir de la instalación, la cargas dinámicas y estáticas que tendrá que vencer la bomba. Período de funcionamiento. Dependiendo de la finalidad, el riego puede ser anual o estacional. Generalmente, para riegos anuales, hay una variación de las necesidades de agua, siendo superiores en verano. Esto es una ventaja para el bombeo solar, ya que las horas de sol y las necesidades de agua se ajustan bastante bien.

5.2. Conocer la energía disponible A partir de la localización del proyecto, es posible conocer los datos de irradiancia y las Horas de Sol Pico (HSP). El HSP es el número de horas diarias que, con una irradiancia de 1000 W/m 2, proporciona la misma irradiación solar total que la real de ese día.

Figura 12: Concepto de HSP

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5.3. Selección de la bomba A partir del caudal diario necesario y de la media HSP en un punto concreto se puede estimar el caudal horario: 𝑄ℎ =

𝑄𝑑 𝐻𝑆𝑃𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙

𝑚3 [ ] ℎ

Conocida también la altura manométrica necesaria habría que sobredimensionarla entre un 20% y un 35% para el bombeo solar (basado en la experiencia). Con esto quedarían definidas las características de la bomba y, a partir de las curvas, podríamos conocer la potencia de la bomba necesaria.

5.4. Selección del variador A partir de la potencia y la tensión de la bomba se elije un variador para bombeo solar que pueda trabajar con esa potencia.

5.5. Selección de los es Se selecciona una combinación de es que pueda satisfacer las necesidades de potencia de la bomba, teniendo en cuenta que habrá que poner los suficientes es en serie de acuerdo a la tensión nominal del variador y a la tensión de circuito abierto del .

Figura 13: Voc de la entrada DC en función de Vac del variador (ídem figura 6)

5.6. Ejemplo de cálculo Suponiendo unas necesidades de 50 m3/día y 90m, para un huerto en la zona de Burriana. A partir del PVGIS se obtiene un HSP anual de 5,6 h/día (para la zona seleccionada, con una inclinación de 36º y una orientación de -1º), con lo que: 𝑄ℎ =

Mes HSP

𝑄𝑑 𝐻𝑆𝑃𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙

=

50 𝑚3 = 8,93 = 148,83 𝑙/𝑚𝑖𝑛 5,6 ℎ

E

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

Media

3.92

4.94

6.03

6.20

6.50

6.80

6.94

6.64

6.02

5.29

4.25

3.59

5.60

Figura 14: HSP a partir de PVGIS (Burriana, inclinación 36º, orientacion -1º)

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Buscando una bomba para Qh y la altura corregida (Hc=1,25·H= 113 m):

Figura 15: Tabla de bombas IDEAL ModSMI

La bomba elegida es de 5,5 kW y 230 V. Habrá que buscar un sistema con variador de al menos 5,5 kW y salida de 230 V:

Figura 16: Listado de modelos EasySun Pump de Atersa (Atersa)

Existe un modelo estandarizado para 5,5 kW y 230 V. Habrá que buscar es para obtener 5,5 kW, conectados en serie para una Voc de entre 345 y 385 V:

Waree

Atersa A-320P

Amerisolar

200 W

320 W

320 W

Policristalino

Policristalino

Policristalino

24 V

24 V

24 V

Voc

44,53 V

46,49 V

45,7 V

Rendimiento

13,56%

16,45%

16,49%

182 €

236 €

237 €

Pot. Tipo Voltaje trabajo

Precio*

Figura 17: Tabla de precios de varios es (Autosolar-Rebacas)

En la tabla anterior se muestran algunos de los es más comunes en distintas webs. Aunque existen también otras alternativas (220W, 300W, etc), los de 200 W y 320 W parecen ser los más habituales.

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Con estos es, habría que formar filas de 8 es en serie para estar dentro de los límites de Voc exigidos por el variador: -

4 filas de 8 es de 200 W  6.400 W  5.824 € con un total de 32 es. 3 filas de 8 es de 320 W  7.680 W  5.664 € con un total de 24 es.

Con la solución de Atersa de 320 W, además de un ahorro de 160 €, se obtendría mayor potencia con un mayor aprovechamiento de espacio y un menor coste de instalación (3 filas de es frente a 4). Además, la garantía de 25 años de potencia al 80% garantiza que, en el peor de los casos en el que caiga a ese 80%, seguirá habiendo una potencia instalada de 6.144 W (80% de 7.680 W).

6. RENTABILIDAD La rentabilidad de un sistema de bombeo solar dependerá de muchas variables: • • • •

Tipo de bombeo a implantar (híbrido, aislado, a balsa…). Si se trata de una nueva instalación o es una actualización/remodelación una instalación existente. a Red. Si la zona está en una ubicación con conexión disponible a la red eléctrica. Otras.

Por las características de los sistemas de generación solar, los costes pueden no ser tan fáciles de comparar como entre el gasoil y el precio de la electricidad. Además del coste del m3 a partir de cada sistema, es importante conocer como será el comportamiento futuro de esos costes.

6.1. Sistemas con generación fotovoltaica Los sistemas de generación fotovoltaica pueden requerir una mayor inversión, pero tienen la ventaja de que el coste de la energía obtenida por este medio es conocido en todo momento y además es cero. El único coste a tener en cuenta en estos sistemas de bombeo es el de la propia amortización de la instalación. De esta forma, se puede eliminar una variable o incógnita de los costes por unidad de producto.

6.2. Sistemas con Red o grupos diesel A diferencia de los sistemas fotovoltaicos, en las instalaciones de bombeo conectadas a red o grupo electrógeno hay que añadir unos costes energéticos a cada unidad producida que dependen del coste de la propia energía y que, además, estarán sujetos a unos precios que no son fijos y que son difíciles de estimar a largo plazo. En el caso de la electricidad existe además un precio fijo independiente de la producción o del consumo de energía, como es el Término de Potencia, que ha sufrido una subida en los últimos años. Sin entrar en detalle en los precios futuros del gasoil y la electricidad, lo que si que se puede observar es que la tendencia de ambos ha sido ascendente en los últimos años:

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Figura 18: Evolución y previsión de los precios del gasoil agrícola

Figura 19: Incremento del precio de la energía respecto al incremento del PIB

En cualquier caso, la variación de los precios del gasoil y la energía eléctrica genera incertidumbre en los costes de producción, algo que no ocurre con la energía solar. Y sin olvidar que estos precios varían entre países, lo que puede afectar a la competitividad (un país con la energía más cara no podrá competir con los países de su entorno con menores costes energéticos).

6.3. Ejemplo Tomando el ejemplo anterior, y haciendo “números gordos” (sin contar mantenimiento y con precio aproximado de instalación), para una instalación de 5,5kW situada en Burriana (HSP de 5,6 horas/día):

Inversor Fuji 5,5kW 230V es Atersa 24V 320W Estructura 8 es suelo TOTAL Material Mano de obra y otros (15%)

Precio unitario

Uds.

Precio

1.115 € 236 € 426 €

1 24 3

1.115 € 5.664 € 1.278 € 8.057 € 1.209 € 9.266 €

1.209 €

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El coste de la bomba no se ha tenido en cuenta, ya que también sería necesario para una instalación conectada a Red. Considerando la instalación a Red, regando únicamente en periodos valle con un coste de 0,07 €/kWh y un término de potencia de 0,12 €/kW: Energía consumida: (5,5 kW x 5,6 h/día x 365 días) 11.242 kWh.

Término de potencia Energía consumida

5,5 kW x 0,12 €/kW x 365 11.242 kWh x 0,06 €/kWh

Impuesto sobre elect.

5,11%

IVA TOTAL IMPORTE

21%

241 € 675 € 915 € 47 € 962 € 202 € 1.164 €

En este caso las suposiciones se han realizado desde un punto de vista favorable para la opción conectada a red, con un precio estable de la energía, todo el riego en periodo valle y suponiendo que hay posibilidad de conexión a red. La tasa de retorno sería, en estas condiciones, de casi 8 años. Sin embargo, habría que tener en cuenta que a partir de ahí el coste sería 0, con varios años de vida útil y de garantía de los es por delante. Para instalaciones de mayor potencia o alejadas de la red, la tase de retorno caería enormemente. Por ejemplo, con una tarifa sin discriminación horaria, el coste anual sería de 2.022 € (para 0,12 €/kWh). Esto se traduce en una tasa de retorno de aproximadamente 4,6 años.

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7. BIBLIOGRAFÍA 

European Comission. PVGIS, Mapa http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php



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] https://www.youtube.com/watch?v=ibA_j4lIaf8



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] http://www.energiasolar.mx/bombeo-solar/ventajas-diseno-sistemas-bombeo-solaragua



Energiza. Bombeo Solar.¿Qué es? ¿es rentable?. [online] https://nergiza.com/bombeosolar-que-es-es-rentable/



CalculationSolar Blog. Cálculo instalación fotovoltaica aislada de la red (off-grid). [online] http://calculationsolar.com/blog/?cat=3



SunFields. Sistemas de solar.com/bombeo-solar/



Manuales y catálogos Atersa, Amerisolar y otros datos de componentes. https://www.rebacas.com ; https://autosolar.es

bombeo

solar

directo.

interactivo.

[online]

[online]

https://www.sfe-

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