Spes piura 2014 el auge del bombeo de agua solar rev1 pdf

EL AUGE DE LA ENERGÍA SOLAR
FOTOVOLTAICA EN SISTEMAS DE RIEGO
Distribuidor Oficial LORENTZ Peru
Soluciones Solergiza SAC
www.lorentz.de www.solergiza.com
Soluciones Solergiza SAC
Dr. Hernan Figueroa hernan.figueroa@solergiza.com
Ing. Michael Lard michael.lard@solergiza.com

Programa
Introducción
Factores que fomentan el bombeo de agua
solar
− Caída de precios – baja de costo total de propiedad
− Caída de precios – baja de costo total de propiedad
− Optimización de componentes
− Sistemas de riego tecnificados
− Telecontrol y telemetría
Ejemplos de implementación

Introducción - historia
Desde los 1980 – Africa,
India, Australia
Enfocado a áreas sin red
eléctrica
eléctrica
Antiguamente pequeños
hasta 1000m4 de energía
hidráulica
Energía hidráulica = Altura dinámica (m) x Caudal requerido (m3)

Introducción – Problemas antiguos
Costo de paneles: $5 USD/Wp in 1990
Instalaciones complicadas: Inversores,
variadores de frecuencia, baterías
Componentes no optimizados: Adaptación de
Componentes no optimizados: Adaptación de
motores convencionales, perdida de eficiencia
al convertir la energía
Alto índice de fallas
Limitado a aplicaciones con ayuda internacional

Introducción – Soluciones
Baja del costo de paneles: $1-2 USD/Wp
− Plazo de retorno baja de 10-20 años a 2-5 años
Simplificación de la instalación
− Fabricantes ofrecen sistemas integrados
− Fabricantes ofrecen sistemas integrados
Optimización de componentes
− Motores y sistemas de electrónica de potencia
desarrollados para trabajar con energía FV
Instalaciones robustas de libre mantenimiento

Caída de precios FV
Costo por kW de energía FV compite con
energías generadas convencionalmente
Plazos de retorno se reducen
Costo total de propiedad (CTP) se reduce
Costo total de propiedad (CTP) se reduce
CTP = Costo Inicial + Costo de mantenimiento +
Costo operativo + Costo de servicio

Areas de factibilidad
1 2
3 4
5 6
Mapa de irradiación solar promedio al
año kWh/m2/día

Análisis de plazo de retorno
Parametros comunes Unidad
Requerimiento diario de agua 20
Altura dinámica 75 m
Inflación anual 2 %
m3
SBES = SISTEMA DE
BOMBEO CON ENERGIA
SOLAR
SBD = SISTEMA DE
BOMBEO CON DIESEL

Datos del análisis
SBD SBES Unidad
Combustible
Costo diario de combustible (1.5 galones a $USD 4.82) 7.24 - USD
Transporte de combustible por semana 10 - USD
Incremento anual en el precio del combustible 0.5 - %
Servicio técnico
Mantenimiento anual (cambio de aceite, filtros, servicio, etc) 250 - USD
Servicio de reemplazo del sistema 100 500
Repuestos
Repuestos
Motobomba convencional 1250 - USD
Generador eléctrico con combustible 3750 - USD
Bomba de agua solar PS1800 - 4400 USD
Generador eléctrico fotovoltaico 1.2kWp - 2520 USD
Vida util de la bomba de agua (años) 5 8 Años
Vida util del generador eléctrico 8 20 Años
Instalacion inicial
Costo de instalacion - 1500 USD
Bomba de agua solar PS1800 - 4400 USD
Generador eléctrico fotovoltaico 1.2kWp - 2520 USD
Ferreteria y accesorios (sensores, conexiones, soportes, etc) - 2800 USD

20
30
40
50
CPT(milesdeUSD)
Comparación a largo plazo
INVERSION INICIAL
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10
0
10
20
Solución SBES LORENTZ Solución SBD Diesel
Año de operación
CPT(milesdeUSD)

20
30
40
50
CPT(milesdeUSD)
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10
0
10
20
Año de operación
CPT(milesdeUSD)

20
30
40
50
CPT(milesdeUSD)
PLAZO DE RETORNO 3.7 años
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10
0
10
20
Año de operación
CPT(milesdeUSD)

20
30
40
50
CPT(milesdeUSD)
REEMPLAZO
MOTOBOMBA 5 años
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10
0
10
20
Año de operación
CPT(milesdeUSD)

20
30
40
50
CPT(milesdeUSD)
REEMPLAZO DE
GENERADOR 8 años
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10
0
10
20
Año de operación
CPT(milesdeUSD)
REEMPLAZO DE SBES

20
30
40
50
CPT(milesdeUSD)
SBD $USD38.2K
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10
0
10
20
Año de operación
CPT(milesdeUSD)
SBES $USD16.8K

20
30
40
50
CPT(milesdeUSD)
SBD $USD38.2K
AHORRO $21,400
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10
0
10
20
Año de operación
CPT(milesdeUSD)
SBES $USD16.8K

25
30
35
40
45
Combustible
Servicio técnico
CTP(milesdeUSD)Componentes del CTP
SBES SBD
0
5
10
15
20
25 Servicio técnico
Repuestos
Inicial
CTP(milesdeUSD)

Motores DC optimizados (Brushless DC)
Eficiencia
LORENTZ BLDC
(ECDRIVE)
Standard AC
4-6HP/3-4kW
Standard AC
Carga
Eficiencia
Standard AC
1-3HP/0.7-2kW
Los motores BLDC mantienen
la eficiencia durante un rango
amplio de potencia

Motores BLDC vs CA
BLDC CA
Puede bombear todo el día
manteniendo la eficiencia
Eficiente cuando la carga de
operación es cerca de 100%
Fácil de controlar Algoritmos de control
Fácil de controlar Algoritmos de control
complicados
Muy caros a potencias altas
(imanes permanentes)
Menos caros inclusive a
potencias altas
Pierden sus ventajas a potencias mayores
de 7kW
Preferidos en aplicaciones de alta potencia

Helical rotor (positive cavity) pump
Helical rotor pump
Stainless steel rotor
Fixed rubber stator
Liquid is effectively positively
Liquids are pumped at
any speed (any move-
ment will achieve
results)
Can achieve very high
lifts (height water is
Liquid is effectively positively
squeezed through the pump
13/11/14 © BERNT LORENTZ GmbH &
Co. KG 2014
Slide
24
lifts (height water is
pumped)
Single moving part

Helical v centrifugal
High lift with low power
Positive displacement
water is moved at all speeds
water is moved at all speeds
efficient
Mechanically simple
Limited flow
Small size
13/11/14 © BERNT LORENTZ GmbH &
Co. KG 2014
Slide
25
Can achieve very high
flows
Become large to achieve
high heads

Motores CA para potencias altas

Integrated DataModule
Communications and Controls
27
pumppumppumppumpMANAGERMANAGERMANAGERMANAGER
Integrated DataModule
with Bluetooth
connectivity to
PumpScanner and PS
Communicator
2 way connection for
monitoring and control
Remote software updates

LORENTZ Pumps Talk to You
PS Data Module and
PumpScanner Android™ App
PS Controllers can be shipped with a
low cost inbuilt DataModule
PS DataModule provides real-timePS DataModule provides real-time
and stored information on key pump
metrics
Bluetooth connection for contactless
data monitoring and extraction to
PumpScanner Android App
Slide 28

LORENTZ Pumps Talk to You
PumpScanner Android™ App
Monitor and control of the pump
Set timers, speed control, view real-
time data and history
Slide 29

PS Communicator
Standalone, self powered device
Connects to the PS DataModule via Bluetooth
Sends and receives data via the mobile network
Over the air software upgrades
Will communicate with up to 8 pumpsWill communicate with up to 8 pumps
Encrypted data
Will only connect to the LORENTZ infrastructure
(pumpMANAGER)
Designed with I/O ports for future use
Slide 30

pumpMANAGER
Monitors and stores data for all pumps
subscribed
Follows partnerNET hierarchy for access
Provide alerts of failure (email / SMS)
Real-time view of pump status
Slide 31
Real-time view of pump status
Replicates PumpScanner functions for
each pump
Web based application, in the Cloud
Available anywhere, no need for server
infrastructure or integration

EJEMPLOS DE INSTALACIONES EN EL
MUNDO
Marruecos
Marruecos
Chile
Puno, Perú

Sistema de riego solar en
Marruecos

Características del sistema
El Problema Precio de combustible elevado
Tamaño de Cultivo 6 ha de olivares
Requerimiento
diario
120 m3
Ubicación Ain Sfa, Oujda, Marruecos
Sistema de Dos Bombas de agua:
Sistema de
bombeo
Dos Bombas de agua:
1.Extracción de agua subterránea
2.Distribución de agua a las cosechas
Generador FV 40x 240Wp = 9600 Wp
Año de Instalación 2012
Plazo de retorno 4.5 años

Diagrama del sistema
Generador solar
40x 240Wp, 10kWp
Caudal
120m3/día
Bomba para pozos
PS4000 C-SJ17-4Bomba para riego
PS4000 C-SJ17-4
Reservorio
3000m3

Sistema de riego solar para
viñedo en Chile

El Problema Fluctuación en suministro de agua.
Distancia desde el suministro de
agua. Incrementos de costo de
electricidad
Tamaño de Cultivo 30 ha de viñedos
Requerimiento 360 m3 (promedio anual 10 l/s)
Requerimiento
diario
360 m3 (promedio anual 10 l/s)
Ubicación Valle de Colchagua, Chile
Sistema de
bombeo
PS21k CS-J41-10
Generador FV 16,56 kWp con Seguimiento ETATRACK
Plazo de retorno 3 años

Bomba para
pozos
PS21k CS-J41-10
Generador
solar
16.56kWp
con
rastreador
ETATRACK
Distribución
en el viñedo
40ha
Depósito 1
45 000m3
Depósito 2
15 000m3

Sistema de riego por goteo ySistema de riego por goteo ySistema de riego por goteo ySistema de riego por goteo y
aspersión en Isla Anapiaaspersión en Isla Anapiaaspersión en Isla Anapiaaspersión en Isla Anapia

El Problema Sistema existente no cumplia las
necesidades de la población
Uso de baterías, adicionando un
componente adicional de fallas
Mantenimiendo caro de variador de
frecuencia e inversores
Tamaño de Cultivo Diversas areas de cultivo (5ha)
Tamaño de Cultivo Diversas areas de cultivo (5ha)
Requerimiento
diario
40 m3
Ubicación Isla Anapia, Puno, Peru
Sistema de
bombeo
PS1800 C-SJ5-12
Generador FV 2.4 kWp

Reservorio
600 m3
Generador solar
24x 100Wp, 2.4kWp
Bomba para riego
PS1800 C-SJ5-12
Caudal
40 m3/día

Llegando al lugar

Captación de agua

Tuberia del sistema

Reservorio

Caseta de control

Sistema interno antiguo

Solución LORENTZ

Colocación de los aspersores

Resultado de riego aspersor

Equipo de trabajo

Muchas gracias

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