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BOMBEO SOLAR Marzo 2014

1 Introducción SD700 SP

2 Modo de Operación

4 Introducción Hidráulica

5 Bombas sumergibles

6 SD700SP LCoW

7 SD700SP Informe del pedido

8 SD700SP Ejemplo

3 Introducción FV

01 Introducción / ¿Qué es el bombeo solar?

El bombeo solar es la propulsión de bombas con la energía generada por el parque solar fotovoltaico

¿ QUÉ ES EL BOMBEO SOLAR?

TOPOLOGÍA SD700SP

01 Introducción/ Topología SD700SP

TOPOLOGÍA SD700 SP

01 Introducción / Topología SD700SP

Variador SD700SP

Fusibles AC

Seccionador AC

Seccionador DC

Fusibles DC

Conexiones

MODOS DE OPERACIÓN

02 Modos de Operación

ASISTIDO: SD700SP está conectado al parque FV y a la red simultáneamente. El aporte fotovoltaico se aprovecha integralmente. AISLADO: SD700SP está conectado sólo al parque fotovoltaico y genera la potencia necesaria para propulsar el motor de la bomba. El arranque del motor dependerá de la potencia mínima de operación del sistema.

SÓLO RED: SD700SP opera sólo con conexión a la red durante el bombeo nocturno y durante labores de mantenimiento del parque FV.

En ninguno de los casos el parque FV interactúa con la red eléctrica debida al puente de diodos unidireccional existente.

MODO OPERACIÓN: ASISTIDO

02 Modos de Operación / Asistido

MODO OPERACIÓN: AISLADO

02 Modos de Operación/ Aislado y conectada a red

Mínima potencia de operación de la instalación (30Hz-50Hz) Máxima potencia instalación

(50Hz)

PANEL FOTOVOLTAICO

03 Introducción Fotovoltaica

DISEÑO MANUAL - CAMPO FOTOVOLTAICO

03 Introducción Fotovoltaica

Paneles en Serie - Definir Máxima Tensión Circuito Abierto VCA y VMPPT

Paneles en paralelo - Definir Máxima Corriente cortocircuito Icc:

Máxima Tensión Circuito Abierto Vca : < 900Vcc Máxima Tensión MPPt: < √2 · 400V = 565Vcc

V CA = #Serie x Vca (25ºC) x [1+ At (TminºC - 25ºC ) x Coef Vca (Tº))]

V CA = 17x 45VCA +[1+ ((- 33ºC) x ( - 0.0033/ºC))] = 898 Vcc < 900Vcc

Tmin (location) = -8ºC

V MPPt = 17x 35.5VCA +[1+ ((- 33ºC) x ( - 0.0045/ºC))] = 733 Vcc > 565Vcc ¡Alerta! [1]

V MPPT = #Serie x VMPPT (25ºC) x [1+ At (TminºC - 25ºC ) x Coef VMPPT (Tº))]

Máxima Corriente CC: < 200A (Talla 3 SD700SP-CU)

ICC = #String x ICC (25ºC) x [1+ At (TmaxºC - 25ºC ) x Coef ICC (Tº))]

Tmax (location) = 42ºC

ICC = 22 x 8.35A x [1+ (20ºC) x ( 0.0006/ºC))] = 185A < 200A

Potencia Pico del Parque- PMPPT:

Máxima Potencia Pico (kWp): 1.5 PAC (SD7SP0115 5) = 75kW

PMPPT = #String x #Serie x PMPPT = 17 x 22 x 280 = 104kWp

AC:DC = 104kWp/75kW = 1.38

[1] Vmppt elevada puede causar daños en el motor consulte Power Electronics sobre limitaciones de instalación.

VSD CONTROL

La variación de velocidad en grupos de bombeo proporciona beneficios únicos de control y regulación. El variador de velocidad modifica la curva característica de la bomba adaptándola a los requerimientos del sistema. Las bombas centrifugas, se rigen por las leyes de afinidad. De forma teórica, la reducción de la potencia hidráulica está relacionada con el cubo de la velocidad, por ejemplo una reducción del 20% en la velocidad generaría un ahorro de superior al 47%.


Altu

ra es

tátic

a 20 m

etro

s

0

Head in m H2O

H-Q curves

Curvas sistema

10 20 30 Q Caudal m3/min

CAUDAL

100% 50% 0

Altura en m H2O

70

60

50

40

30

20

10

80

1 X n

0.9 X n

0.8 X n

0.7 X n

0.6 X n

0.5 X n

0.4 X n

10 20 30 100% 50%

100% 90% 80% 70% 60% 50%

Curvas H-Q

70

60

50

40

30

20

10

80

1 X n

0.9 X n

0.8 X n

0.7 X n

0.6 X n

0.5 X n

0.4 X n

CONTROL VÁLVULA VS VARIADOR DE VELOCIAD - DESCRIPCCIÓN

kWP 10050 = kWPP 2515040 3

5040 .=

⋅=

3

35 5035 34.350

P P kW = × =


VARIACIÓN DEL RENDIMIENTO Y POTENCIA DE LA BOMBA CON LA VARIACIÓN DE VELOCIDAD

50% 60% 70%

80% 85%

80%

88% 87%

85%

87%

30% 1 X n

0.9 X n

0.8 X n

0.7 X n

0.6 X n

0.5 X n

0.4 X n

80

70

60

50

40

30

20

10

0

N = 1480 RPM

Curvas Rendimiento Curvas H – Q Curvas de Sistema

10 20 30 40 Q caudal m3/min


Q (m3)

Altu

ra (b

ar)

Q (m3)

Altu

ra (b

ar)

MÍNIMA FRECUENCIA DE ARRANQUE Y MÍNIMA TENSIÓN MPP

CURVA -A CURVA -B

Altura Min.

Altura Min.

50 Hz

40 Hz

30 Hz

20 Hz

50 Hz

40 Hz

30 Hz

Curvas con gran pendiente ofrecen buena regulación y una

menor frecuencia de arranque Mejor regulación genera mayor ahorro

Curvas planas ofrecen peor regulación y mayores

frecuencias de arranque

El ahorro energético está limitado por el rango de regulación

𝑃𝑃2 = 𝑃𝑃1 · �2050�

3= 𝑃𝑃1 · 0.064 𝑃𝑃2 = 𝑃𝑃1 · �

4050�

3= 𝑃𝑃1 · 0.512


TOPOLOGÍA BOMBA SUMERGIBLE

Rodetes

Toma de agua

Eje bomba

Motor

Cojinete axial

Impulsión de agua

Camisa de refrigeración

Camisa motor

05 Bombas Sumergibles

CONSIDERACIONES BOMBAS SUMERGIBLES

TIPO Y LONGITUD DE CABLE A MOTOR

REFRIGERACIÓN BOMBA

REFRIGERACIÓN COJINETE AXIAL

CONFIGURACIÓN VARIADOR


SD700 – TIPO DE CABLE RECOMENDADO

Deseado - Hasta 300m Compatible – Hasta150m


FORMA DE ONDA FLANCO TENSIÓN

Competidores

SD700 ESTÁNDAR

NO TODOS SON IGUALES


MÁXIMA TENSIÓN DE PICO ADMISIBLE CURVAS EN TERMINALES MOTOR AC

10m

20m30m 50m 100m

Tiempo de subida (µs)0.1 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.20.40.30.2

0.4

0.8

1.2

1.6

2.0

2.4

Ejemplo test SD700 con cable de cobre reforzado de 415V

IEC 60034-25 Curva B(sin filtros con motores

hasta 690V AC)

NEMA MG1 Pt31 en redes a 600V

IEC 60034-25 Curva A(sin filtros con motores hasta 500V AC)

IEC 60034-17

NEMA MG1 Pt31 red de 400V

2.15kV

1.86kV

1.56kV

1.35kV1.24kVTe

nsió

n de

pico

(kV)

200m


REFRIGERACIÓN DE BOMBA

Mantener una velocidad de agua mínima alrededor de la

camisa de la bomba

Vc = 0.08…0.5 m/s ( consulte fabricante)

La capacidad de refrigeración depende:

• Temperatura y propiedades del agua

• Geometría de la bomba y camisa

• Carga del motor

• Well geometry AUMENTA CAP. REFRIGERACIÓN

Menor factor entre el diámetro del pozo respecto el diámetro de la bomba

Entrada de agua

Vel

ocid

ad re

frige

raci

ón- V

(m/s

)

Mayor diámetro de motor (mm)

Mayor coeficiente convección (W/mm2)

Forma del pozo y acuífero

REDUCE CALOR GENERADO

Baja temperatura de agua (ºC) Menor carga de la bomba (AP)

Reducción velocidad bomba (Hz)

Dw

Dp

Mayor flujo de agua (Q)

Q (m

3/s)

T (ºC)


REFRIGERACIÓN COJINETE AXIAL

Las bombas equipadas con cojinete axial necesitan un

caudal mínimo (15-30% de Qn) para crear una fina capa

de lubricación

La capa de lubricación asegura la refrigeración del

rodamiento y reduce la fricción entre las partes fijas.

Capa de lubricación


VSD OPERACIÓN Y AJUSTE

Existe válvula anti-retorno en la

bomba?

SI

NO

Existen orificios de alivio de agua?

SI

NO

Cuanto tarda en vaciarse la tubería? - Arranque suave tras el vaciado de la

tubería. - Paro suave para eliminar el golpe de ariete.

Arranque y paro con tubería llena (Arranque en carga)- CASO 1 1

Existe una válvula anti-retorno en la base del pozo?

SI

NO

Arranque en vacío hasta la válvula y rápido transitorio posterior - CASO 3

Arranque y paro suave– CASO 2

3

2


ARRANQUE Y PARO CON TUBERÍA LLENA M

in A

ltura

- AP

Q (m3)

Tiempo (s)

Velo

cida

d bo

mba

(Hz)

Altu

ra (b

ar)

50

40

30

20

10

0

Bomba Instalación

50Hz 40Hz

30Hz 20Hz

10Hz

Q min (refrigeración cojinete axial)

Min Altura

Rampa rápida – Mínimo caudal

2s 4s- 7200s

Rampa lenta Control golpe de

ariete

1s 30s

1

Rampa lenta - Rango control de caudal - Reducción de impulsión de arena.

Rampa rápida Parada de bomba


ARRANQUE Y PARO EN VACIO M

in A

ltura

- AP

Q (m3)

Tiempo(s)

Velo

cida

d bo

mba

(Hz)

Altu

ra (b

ar)

50

40

30

20

10

0

Bomba Instalación

50Hz 40Hz

30Hz 20Hz

10Hz

Q min (Refrigeración cojinete axial)

Min Altura

Rampa lenta - Rango control de caudal - Reducción de impulsión de arena.

4s- 7200s

Rampa lenta Control golpe de

ariete

1sec

2


1s

4s- 7200s


Q (m3)

Time (s)

Velo

cida

d bo

mba

(Hz)

Altu

ra (b

ar) ARRANQUE Y PARO EN VACIO CON TRANSITORIO

Min

Altu

ra- A

P

50

40

30

20

10

0

Bomba Instalación

50Hz 40Hz

30Hz 20Hz

10Hz Q min (Refrigeración cojinete axial)

Min Altura

Rampa lenta - Rango control de caudal - Reducción de impulsión de arena. Rampa lenta

Control golpe de ariete

1sec

3


1s

4s- 7200s

Altura Instalación

4s- 7200s

Rápida rampa de transitorio – Apertura de válvula anti-retorno

1s 4s- 7200s


SD700SP Sólo Red

06 SD700SP LCoW / Sólo Red

Sistema hidráulico: o Potencia de la bomba: 15kW - 200kW (T3, T4, T5) > Consultar o Voltaje/line de la bomba: Desde 230Vac hasta 400Vac. o Frecuencia Mín (Hz): Sin restricción o Potencia Mín(kW): Sin restricción

Dimensionamiento de la Planta Fotovoltaica: o Max DC Tensión: 900Vdc o MPP tracking: No, Tensión DC fija o MPPt rango: Vmppt = sqrt(2) · Vac + 5V Vmppt_230Vac= 1.41 · 230 +5V = 329V Vmppt_400Vac= 1.41 · 400 +5V= 569V o Potencia arranque: Sin restricción o Maxima corriente Icc Función de la talla

Resultado: Ahorro de Energía: kWh/ por año Gas/ Electricidad coste: €

Sistema Hidráulico: o Potencia de la bomba: Desde 15kW - 200kW (T3, T4, T5) o Tensión bomba/línea: Desde 230Vac hasta 440Vac. o Frecuencia Mín(Hz): Requerida. Modelo sistema hidráulico o Potencia Mín (kW): Requerida. Modelo sistema hidráulico

Dimensionamiento sistema solar: o Tensión Máx DC: 900Vdc o Seguimiento MPP : Si o Potencia arranque: Min Potencia(kW)

Resultados:

o Potencia (kW): kW Valores horarios (Herramienta PV sys) o Consumo especifico: Múltiples valores – Depende de curva de arranque.

06 SD700SP LCoW / Asistido

SD700SP Asistido

06 SD700SP LCoW / Dimensionado PV

SD700SP Asistido/ Hydraulic Sizing- Bombeo contra pozo

50% 60% 70%

80% 85%

80%

88% 87%

85%

87%

30% 1 X n

0.9 X n

0.8 X n

0.7 X n

0.6 X n

0.5 X n

0.4 X n

80

70

60

50

40

30

20

10

0

N = 1480 RPM

Curvas de Eficiencia Curva H – Q Curva Sistema

10 20 30 40 Q Caudal m3/min

Determina la altura (m) del sistema Determine el caudal del sistema deseado (m3/min) Seleccione la bomba considerando la altura y

caudal Seleccione el SD700SP acorde al rango de

potencia de la bomba. Genere un nuevo proyecto en Power PCA Seleccione el modo: Alta Precisión Introducir los puntos en la curva (P vs Q) Introduzca curvas características de eficiencia ( Eff

vs Q) Seleccione: caudal variable y la altura constante Determine Q mínimo Introduce diferentes valores de Q (incluido Q min) Guarde los valores en XLS

Power PCA – Caudal de trabajo

Pérdidas en tuberías y en válvulas no consideradas.. Comportamiento de la bomba de acuerdo a las leyes de afinidad Altura constante, se considera que no hay variación de nivel Más exactitud requiere software adicional

Caudal Mín: (5 m3/min) Depende de la refrigeración de la bomba.

Frecuencia Mín. (42.5Hz) Potencia Mín.(25kW)

Caudal nominal, altura y potencia de la Bomba y Selección del SD700SP

Supuestos:

06 SD700SP LCoW / Dimensionado PV

SD700SP Asistido/ Dimensionado PV

Seleccione Diseño de Proyecto – Conexión de red Abra un modelo de inversor actual Introduzca Vmin en Mínima tensión MPP,

dependiendo de las limitaciones hidráulicas ( ver la siguiente diapositiva)

Introduzca Pmin en umbral de potencia. (debe aparecer mensaje de error)

No hay límite del nº de entradas DC o DC/AC ratio.

Seleccione Eficiencia= f(P out) y observe que la s curvas de eficiencia están listas

Seleccione la distribución cadena adecuada para maximizar la producción foto0voltaica.

PV Sys – Caudal de Trabajo

P salida Eff (%)

0% 0

10% 96.5%

30% 98.0%

50% 98.2%

70% 98.6%

90% 98.5%

100% 98.5%

06 SD700SP LCoW / PV sizing

SD700SP Asistido / PV rendimieto

Tensión mínima Mínima potencia

Sensor de radiación

06 SD700SP Informe de pedido

SD700SP Informe de pedido Proyecto Solar Pumping Project Bomba Bomba sumergible Localización Egipto Control y Aplicación [Pozos de almacenamiento, lago/río para almacenamiento,presurización,] Otra información [Informe de la planta fotovoltaica, Curvas de fabricaciión de la bomba, informe Power PCA, otros estudios] Temperatura Mín. Ambiente : -10ºC Temperatura Máx. Ambiente : +45ºC Grado de Protección : IP54 Instalación Indoor Unidades :4 Número de Referencia SD7SP _ _ _ _ 55 S Corriente nominal _ _ _A Potencia Motor hasta _ _ _kW Fuente de Alimentación AC Sí : [Diesel Genset, Grid-connected ] Datos del Motor Potencia : 75 _ kW Tensión : 380 _ Vac Corriente : 165_ A Datos de la planta Primer Nivel Panel tipo : BYD 255 6C

Nº de paneles en serie : 24 Nº of String por caja : 22 Desconexión en carga : SÍ Combiner box fuse rating : 12A

Segundo Nivel Número de combinación de cajas : 3 Fusible protección 50A Disconector en carga : YES

AC Power Supply Protections (if needed) Desconector en carga AC : YES Fusibles de Protección de Semiconductores AC : YES

Sensor Irradiación : :Included Señales E/S 6 DI, 3 DO, 2 AI, 2AO, 1 PTC, 1 PT100. (Other available under request) Comunicación : RS485 – Modbus RTU Pulsadores de puertas : Opcional Pilotos de la puertas : Opcional Resistencias eléctricas : Opcional Hygrostat : Opcional

06 SD700SP Ejemplo

SD700SP Caso de estudio T4

• Bomba: 1x 110kW • SD700SP: 1x SD7SP Talla 3 • Accesorios:

• Seccionador AC • Seccionador DC • fusibles DC dimensión planta PV

06 SD700SP Ejemplo

SD700SP Caso de estudio

• Bomba: 3x 55kW • SD700SP: 1x SD7SP Talla 3 • Accesorios:

• Seccionador AC • Seccionador DC • fusibles DC dimensión planta PV

POWER ELECTRONICS Gracias por su atención

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