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 PeruSoluciones Solergiza SAC

www.lorentz.de www.solergiza.com

Soluciones Solergiza SAC

Dr. Hernan Figueroa [email protected]. Michael Lard [email protected]

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 retornoParametros comunes Unidad

Requerimiento diario de agua 20

Altura dinámica 75 m

Inflación anual 2 %

m3


SBES = SISTEMA DE BOMBEO CON ENERGIA SOLARSBD = SISTEMA DE BOMBEO CON DIESEL

Datos del análisisSBD 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

CP

T (

mile

s d

e U

SD

)Comparación a largo plazo

INVERSION INICIAL


A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A100

10

20

Solución SBES LORENTZ Solución SBD DieselAño de operación

CP

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)

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CP

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SD



A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A100

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CP

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)

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CP

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PLAZO DE RETORNO 3.7 años


A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A100

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CP

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)

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CP

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REEMPLAZO MOTOBOMBA 5 años


A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A100

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CP

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CP

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A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A100

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CP

T (

mile

s d

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)

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CP

T (

mile

s d

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SD


REEMPLAZO DE GENERADOR 8 años


A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A100

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CP

T (

mile

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SD

)

REEMPLAZO DE SBES

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CP

T (

mile

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SD



A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A100

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CP

T (

mile

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)

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CP

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mile

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SD


SBD $USD38.2K


A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A100

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CP

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mile

s d

e U

SD

)

SBES $USD16.8K

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CP

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mile

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SD


SBD $USD38.2K

AHORRO $21,400


A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A100

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CP

T (

mile

s d

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)

SBES $USD16.8K

2530354045

CombustibleServicio técnico

CT

P (

mile

s d

e U

SD

)Componentes del CTP


SBES SBD05

10152025 Servicio técnico

RepuestosInicial

CT

P (

mile

s d

e U

SD

)

Optimización de componentes

� Motores DC optimizados (Brushless DC)

Efi

cie

nc

ia

LORENTZ BLDC(ECDRIVE)

Standard AC4-6HP/3-4kW

Standard AC

www.lorentz.de www.solergiza.comCarga

Efi

cie

nc

ia

Standard AC1-3HP/0.7-2kW

Los motores BLDC mantienenla 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-time PS 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


MarruecosChile

Puno, Perú

Sistema de riego solar en Marruecos


Características del sistemaEl 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 subterránea2.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


Caudal120m3/día

Bomba para pozos PS4000 C-SJ17-4Bomba para riego

PS4000 C-SJ17-4

Reservorio3000m3

Sistema de riego solar para viñedo en Chile


Características del sistemaEl 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)



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

Diagrama del sistema

Bomba para pozos

PS21k CS-J41-10

Generador solar

16.56kWp con

rastreador ETATRACK

Distribución en el viñedo40ha

Depósito 145 000m3

Depósito 215 000m3

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


Características del sistemaEl Problema Sistema existente no cumplia las

necesidades de la poblaciónUso de baterías, adicionando un componente adicional de fallasMantenimiendo caro de variador de frecuencia e inversores

Tamaño de Cultivo Diversas areas de cultivo (5ha)


Tamaño de Cultivo Diversas areas de cultivo (5ha)


40 m3

Ubicación Isla Anapia, Puno, Peru

Sistema de bombeo

PS1800 C-SJ5-12

Generador FV 2.4 kWp


Diagrama del sistemaReservorio600 m3

Generador solar 24x 100Wp, 2.4kWp


Bomba para riegoPS1800 C-SJ5-12

Caudal40 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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