EL AUGE DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA EN SISTEMAS DE RIEGO
Distribuidor Oficial LORENTZ PeruSoluciones Solergiza SAC
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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
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− 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
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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
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� 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
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− 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
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� Costo total de propiedad (CTP) se reduce
CTP = Costo Inicial + Costo de mantenimiento + Costo operativo + Costo de servicio
Areas de factibilidad
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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
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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
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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
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CP
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)Comparación a largo plazo
INVERSION INICIAL
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PLAZO DE RETORNO 3.7 años
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)Comparación a largo plazo
REEMPLAZO MOTOBOMBA 5 años
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)Comparación a largo plazo
REEMPLAZO DE GENERADOR 8 años
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REEMPLAZO DE SBES
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)Comparación a largo plazo
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Solución SBES LORENTZ Solución SBD DieselAño de operación
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)Comparación a largo plazo
SBD $USD38.2K
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Solución SBES LORENTZ Solución SBD DieselAño de operación
CP
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SBES $USD16.8K
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)Comparación a largo plazo
SBD $USD38.2K
AHORRO $21,400
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Solución SBES LORENTZ Solución SBD DieselAño de operación
CP
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)
SBES $USD16.8K
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CombustibleServicio técnico
CT
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)Componentes del CTP
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SBES SBD05
10152025 Servicio técnico
RepuestosInicial
CT
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)
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
Optimización de componentes
� 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
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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
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Liquid is effectively positively
squeezed through the pump
13/11/14 © BERNT LORENTZ GmbH &
Co. KG 2014
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lifts (height water is
pumped)
� Single moving part
Helical v centrifugal
� High lift with low power
� Positive displacement
� water is moved at all speeds
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� water is moved at all speeds
� efficient
� Mechanically simple
� Limited flow
� Small size
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Co. KG 2014
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� Can achieve very high
flows
� Become large to achieve
high heads
Integrated DataModule
Communications and Controls
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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
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MarruecosChile
Puno, Perú
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:
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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
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Caudal120m3/día
Bomba para pozos PS4000 C-SJ17-4Bomba para riego
PS4000 C-SJ17-4
Reservorio3000m3
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)
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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
Año de Instalación 2012
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
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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)
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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
Año de Instalación 2014
Diagrama del sistemaReservorio600 m3
Generador solar 24x 100Wp, 2.4kWp
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Bomba para riegoPS1800 C-SJ5-12
Caudal40 m3/día