Especificaciones técnicas para sistemas de riego fotovoltaico
Eduardo Lorenzo Instituto de Energía Solar Universidad Politécnica de Madrid
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Generalidades - Contratos llave en mano entre el propietario y una empresa ejecutora (EPC) - Etapas: Diseño, Ensayo de recepción; Evaluación de una campaña de riego
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Objetivos - Integrar el sistema fotovoltaico en el sistema de riego preexistente - Resolver los problemas derivados del paso de nube - Ajustar en lo posible el bombeo a la demanda de agua - Asegurar la fiabilidad durante, al menos, 25 años - Favorecer la concurrencia empresarial
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Clasificación - Atendiendo a la salida del agua: - A balsa: presión y caudal variables - Directos (goteros y aspersores): presión y caudal constantes en cada sector - Atendiendo a la constitución: - Autónomos (> 80%) - Híbridos hidráulicamente ( son autónomos a efectos legales) - Híbridos eléctricamente (con red son sujeto de RD 900/2015)
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Integración con el sistema preexistente - El caso de Alter do Chao: 200 Ha de olivo en espaldera -
Sistema preexistente - Riego a 5 kg/cm2 durante 6 meses y 14 horas al día - 2 bombas de 45 kW (D1 y D2) alimentadas por un grupo diesel de 250 kVA - Consumo: 3000 litros/semana
-
Sistema fotovoltaico incorporado en 2016 - Bomba adicional (FV1) de 45 kW - Generador de 140 kW para D2 y bomba adicional Control automático de modos de operación Irradiancia
D1
D2
FV1
Baja
Diesel
Diesel
NA
Media
Diesel
N.A
Fotov.
NA
Fotov.
Fotov.
Alta
- Consumo en 2016: 600 litros/semana (ahorro del 80%) This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No640771
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Integración con el sistema preexistente - 2 SISTEMA DE BOMBEO HIBRIDO FOTOVOLTAICO -DIESEL
Finca ELAIA : São Bernabé
3 Bombas centrigufas de superficie multi-rodete MEC-MR 100/2D - 225M4-45 de 45 kW 4P 1450 rpm
FV - 1 (70 kWp) 3,5 seguidores Bomba 3
Variador RX -3 55 kW C.Prot FV1
(ampliación de circuito)
Zona Electroválvula 1
Zona Electroválvula 2
Sistema de filtrado con lavado automático Manómetro Transductor de Presión
Motor 400 V - 4P 45 KW
FV - 2 (70 kWp) 3,5 seguidores
P =6 bar
Bus común
Conmutación AUT FV-DIESEL Bomba 2
Variador RX -2 55 kW 1 0
C.Prot FV2
1
1 1
Q
Motor 1
Caudalimetro Pulsos Q = 210 ..245 m3/h
400 V - 4P 45 kW
2
Arrancador suave 55 kW
Sistema FV 1
Bomba 1
M
Grupo Electrógeno
Grupo Electrógeno Motor
(cambiar por motor hidraulico)
400 V - 4P 45 kW
400 V AC (3F+N)
Zona Electroválvula 30
Zona Electroválvula 30
Variador 55 kW Depósitos Fertilizantes Filtro AC
PLC RX
HMI Scada
30 Electroválvulas zonificación riego Programador Riego Progress (Agronic 4000)
G = xx W/m2 Tamb ºC
Suministro eléctrico Aux. - Sistema Aislado FV 1
P =6 bar + filtro
Depósito Superficie 350 m3 Balsa Comunitaria (infinito) 2 Bombas sumergibles Horizontales de 60 CV -- 70 l/s
Grupo Diesel 250 kVA
Nivel +2 mca
Trazado 2 km Cota : + 20 metros
Listado cargas 1 x Cuadro multifila -250 W Ac Cuadro variador RX Modem -router Anemómetro Portátiles trabajo Alarma seguidores Alumbrado y control
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Sistema FV1 Paneles 1000 Wp 4x250 Regulador 50 A 24V Batería 24 V 600 Ah Inversor 24 V - 3000 W Consumo día: 2,5 kWh
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Integración con el sistema preexistente - 3 Especificación: Recopilación sistemática de datos de: - Necesidades de agua - Fuente de agua - Sistema de bombeo - Modificaciones Mes Volumen de agua [m3] Energía eléctrica [kWh] Combustible [litros si diésel, m3 si gas] Horas de riego al día
ENE
FEB
NECESIDADES DE AGUA MAR ABR MAY JUN
JUL
AGO
SEP
OCT
NOV
DIC
SISTEMA DE BOMBEO - VARIADOR DE FRECUENCIA* Tipo de variador de frecuencia Número de variadores de frecuencia Rango de tensiones de entrada [V] Corriente máxima [A] Potencia máxima [kW] This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No640771
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El paso por nube - 1 Los ciclos descenso/ascenso rápido de la irradiancia pueden ocasionar ciclos parada/arranque perniciosos para la fiabilidad
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El paso por nube - 2 Los ciclos descenso/ascenso rápido de la irradiancia pueden ocasionar ciclos parada/arranque perniciosos para la fiabilidad
Especificación: - Parada/arranque prohibido para Δt (s) ≥ l(m)/20 Comprobación - Ensayo: registros rápidos de la irradiancia y de la frecuencia de la alimentación - Operación: registros de paro/arranque This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No640771
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El riego a lo largo del año Evolución anual del bombeo a balsa en Villena 100,0 90,0
1000 m3
80,0 70,0 60,0 50,0
40,0 30,0 20,0 0
2
4
6 1 Eje
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Mes 2 Ejes
8
10
12
14
Estático
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El riego a lo largo del año Evolución anual del bombeo a balsa en Villena 100,0 90,0
1000 m3
80,0 70,0 60,0 50,0
40,0 30,0 20,0 0
2
4
6 1 Eje
Mes 2 Ejes
8
10
12
14
Estático
Para el mismo volumen a balsa en julio: -
Seguidor en un eje horizontal Estático (S, 20º) Seguidor en dos ejes
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P* 1,45 P* 0,9 P*
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El riego a lo largo del día Perfil diario del bombeo en Villena
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El riego a lo largo del día Perfil diario del bombeo en Villena
Para el mismo volumen a balsa en julio, las horas con potencia superior a 0,8 p.u. -
Seguidor en un eje horizontal, P* Estático (S, 20º); 1,42P* Estático (E y O, 60º); 2P*
11 7 11
Para el mismo volumen en bombeo directo P* ESTÁTICA ≈ P* SEGUIDOR This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No640771
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La fiabilidad a 25 años - Sólo equipamientos tecnológicos bien probados - Excluidos: Híbridos fotovoltaico/eólicos, capas delgadas y baterías - Seguidores que cuenten con experiencia probada - Protecciones eléctricas
- Protecciones mecánicas
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Sobre un PR para riego fotovoltaico Del sistema fotovoltaico:
𝑃𝑅𝐸𝐿𝐸 =
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𝐸𝐸𝐿𝐸𝐶𝑇𝑅𝐼𝐶𝐴 𝑃∗ 𝐺/𝐺 ∗
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Sobre un PR para riego fotovoltaico Del sistema fotovoltaico:
𝑃𝑅𝐸𝐿𝐸 =
Del bombeo:
𝑃𝑅𝐵𝑂𝑀
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𝐸𝐸𝐿𝐸𝐶𝑇𝑅𝐼𝐶𝐴 𝑃∗ 𝐺/𝐺 ∗
=
𝐸𝐻𝐼𝐷𝑅𝐴𝑈𝐿𝐼𝐶𝐴 𝑃∗ 𝐺/𝐺 ∗
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Sobre un PR para riego fotovoltaico Del sistema fotovoltaico:
𝑃𝑅𝐸𝐿𝐸 =
Del bombeo:
𝑃𝑅𝐵𝑂𝑀
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𝐸𝐸𝐿𝐸𝐶𝑇𝑅𝐼𝐶𝐴 𝑃∗ 𝐺/𝐺 ∗
=
𝐸𝐻𝐼𝐷𝑅𝐴𝑈𝐿𝐼𝐶𝐴 𝑃∗ 𝐺/𝐺 ∗
𝑥
𝐸𝐸𝐿𝐸𝐶𝑇𝑅𝐼𝐶𝐴 𝐸𝐸𝐿𝐸𝐶𝑇𝑅𝐼𝐶𝐴
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Sobre un PR para riego fotovoltaico Del sistema fotovoltaico:
𝑃𝑅𝐸𝐿𝐸 =
Del bombeo:
𝑃𝑅𝐵𝑂𝑀
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𝐸𝐸𝐿𝐸𝐶𝑇𝑅𝐼𝐶𝐴 𝑃∗ 𝐺/𝐺 ∗
=
𝐸𝐸𝐿𝐸𝐶𝑇𝑅𝐼𝐶𝐴 𝑃∗ 𝐺/𝐺 ∗
𝑥
𝐸𝐻𝐼𝐷𝑅𝐴𝑈𝐿𝐼𝐶𝐴 𝐸𝐸𝐿𝐸𝐶𝑇𝑅𝐼𝐶𝐴
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Sobre un PR para riego fotovoltaico Del sistema fotovoltaico:
𝑃𝑅𝐸𝐿𝐸 =
Del bombeo:
𝑃𝑅𝐵𝑂𝑀
𝐸𝐸𝐿𝐸𝐶𝑇𝑅𝐼𝐶𝐴 𝑃∗ 𝐺/𝐺 ∗
=
𝐸𝐸𝐿𝐸𝐶𝑇𝑅𝐼𝐶𝐴 𝑃∗ 𝐺/𝐺 ∗
𝑥
𝐸𝐻𝐼𝐷𝑅𝐴𝑈𝐿𝐼𝐶𝐴 𝐸𝐸𝐿𝐸𝐶𝑇𝑅𝐼𝐶𝐴
Especificación: - Inclusión de la instrumentación necesaria para medir: - Irradiancia y temperatura de módulo - Energía eléctrica entregada por el variador - Caudal y altura
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Especificaciones técnicas
• Versión actual disponible en www.maslowaten.eu • Abiertas a consultas hasta el 31 de marzo • Versión definitiva prevista para el 30 de abril • Software de simulación on-line para el 30 de junio • Seminario de formación abril/mayo This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No640771
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Muchas gracias por su atención Información: www.maslowaten.eu
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Ignacio Berdugo, Communications Manager, EIC
[email protected] +34 915636318
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