Continuado de: Energía solar para riego: caso de Sri Lanka

Se han realizado varios estudios con respecto a los sistemas de riego solar, pero la mayoría de ellos se refieren a sistemas de bomba de motor de CC y sistemas de riego por goteo. Esas investigaciones afirman que los sistemas existentes tienen que desarrollarse aún más para obtener la máxima eficiencia de la energía solar.

Aquí hay información resumida sobre los estudios que se han realizado previamente.

Abu-Aligah (2011) informó que en lugares donde no hay electricidad disponible, el sistema de bombeo fotovoltaico es una buena opción para regar cultivos y suministrar agua potable. El Programa de Energía Renovable de Namibia (NAMREP) realizó un estudio sobre la viabilidad de la bomba solar en Namibia. Este informe proporcionó que para los pozos de tamaño pequeño a mediano, la bomba solar fotovoltaica era mucho más barata en función del costo del ciclo de vida que las bombas a diesel. Cuando se mira más allá del precio de compra original, los sistemas de bombeo solar cuestan entre un 22 y un 56% más que el costo de las bombas diésel y pueden lograr una recuperación sobre la bomba operada con motor diésel en tan solo 2 años.

Tabla 01: Comparación de las características de los métodos existentes y el sistema solar.

Hahn (2000) ha informado que en regiones con altos niveles de insolación, los sistemas de bombeo fotovoltaico eran técnicamente adecuados para su uso, beneficiosos para el medio ambiente y eran capaces de generar ventajas de costo sobre las bombas accionadas por motores diesel.

Burkec et al (2010) realizaron un estudio en la región rural de Sudano-Sahel de África occidental. Informaron que el riego por goteo con energía solar aumentó significativamente los ingresos de los hogares y la ingesta nutricional, particularmente durante la estación seca, y fue rentable en comparación con tecnologías alternativas.

Bhat S.R. et al (1987) mencionaron que los motores de inducción debido a las ventajas inherentes son preferibles a los motores de CC para aplicaciones de bombeo de agua.

Existen varios esquemas de bombeo experimentales, que son impulsados ​​por motores de CC. Sin embargo, Betka A. et al (2013) han observado que muchos de estos esquemas sufren problemas de mantenimiento debido a la presencia de conmutadores y escobillas. Dado que el uso de motores de imanes permanentes sin escobillas se limita a los sistemas fotovoltaicos de baja potencia debido a su alto costo, se ha propuesto un sistema de bombeo basado en un motor de inducción alimentado por un inversor de fuente de voltaje o inversor de fuente de corriente como una alternativa atractiva donde la confiabilidad y el mantenimiento Se puede garantizar.

Se han realizado varios proyectos en sistemas de riego basados ​​en motores de inducción con energía solar en investigaciones. Pero la mayoría de los proyectos cubrían el riego por goteo. (Karve, Khatri y Rohit, 2013). Los sistemas con motores de inducción más grandes que funcionan con un sistema fotovoltaico son caros que no podrían soportar las industrias agrícolas a pequeña escala.

De acuerdo con los puntos resumidos anteriormente de esas investigaciones, el sistema de riego acoplado DC es muy popular ya que su construcción es muy simple y fácil de operar. Pero tiene problemas de mantenimiento y esos no son económicamente factibles cuando se trata de bombas de agua de alta eficiencia o más grandes.

Consideremos un sistema de riego solar. Existen varias topologías que se utilizan ampliamente en todo el mundo.

Primero considere los sistemas de bomba de CC. Existen dos topologías principales para los sistemas de riego acoplados con CC.

(01) Sistemas de bombeo de agua acoplados a batería

Figura 1: Sistemas de bombeo de agua acoplados a batería.

En este sistema, los paneles solares están conectados a la bomba de agua a través de una batería de respaldo. La batería de respaldo está conectada al panel solar a través del dispositivo controlador de carga. UNA controlador de carga solar gestiona la energía que ingresa al banco de baterías desde la matriz solar. Asegura que las baterías de ciclo profundo no se sobrecarguen durante el día y que la energía no retroceda a los paneles solares durante la noche y agote las baterías. Esta topología es capaz de suministrar agua independientemente de la luz del sol.

(02) Sistemas de bombeo de agua de acoplamiento directo

Figura 2: sistemas de bombeo de acoplamiento directo

En este método, los paneles solares se conectan directamente al motor a través de un controlador de carga solar. Este sistema está diseñado para bombear solo durante el día.

En general, estos sistemas de riego DC tienen algunos inconvenientes. Esos son,

  • El impulsor no se puede acoplar directamente.
  • La corriente es alta en comparación con la CA.
  • El par es bajo debido a bajas RPM.
  • La pérdida de calor es alta.
  • El tiempo de vida es bajo.
  • El costo inicial es alto.

Cuando se trata de los sistemas de riego solar acoplados con motor de inducción, su construcción puede ilustrarse de la siguiente manera.

Figura 3: sistema de riego solar acoplado con motor de inducción

Estos tipos de sistemas de riego son muy populares en el riego a gran escala ya que estos sistemas pueden manejar grandes cantidades de agua con alta eficiencia. Estos sistemas se pueden clasificar de acuerdo con la tecnología utilizada para operar el inversor. Además de que estos sistemas son caros ya que para operar el motor de inducción, se necesita una serie de paneles solares en lugar de un solo panel. En el sistema de motor de CC, puede funcionar incluso con un solo panel. Pero la vida útil de estos sistemas acoplados por inducción es mayor que la de los sistemas acoplados a motores de CC y el mantenimiento es menor.

Existe la necesidad de nuevos desarrollos para aplicar el sistema de energía solar en el riego a pequeña escala, ya que esos sistemas existentes son caros e ineficientes.

Referencias

  • Abu-Aligah M. (2011): Diseño de un sistema de bombeo de agua fotovoltaico y compárelo con un motor diesel. Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering, vol 5, pp. 273-280.
  • Betka A., Moussi A. (2013): Sistema de bombeo de agua solar optimizado basado en un motor de inducción que acciona una bomba centrífuga. Instituto de Ingeniería Eléctrica, Universidad de Oum El Bouaghi, Argelia.
  • Bhat S.R., Pittet A., Sonde B.S. (1987): Optimización del rendimiento del sistema de motor-bomba de inducción con fuente de energía fotovoltaica. Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos Transacciones en Aplicaciones Industriales. pp. 995-1000.
  • Burkec M., Burney J., Naylora R., Pasternakb D., Woltering L. (2010)): El riego por goteo con energía solar mejora la seguridad alimentaria en el Sudano–Sahel, Ciencias de la sostenibilidad. pp. 1848-1853.
  • Hahn (2000): Riego que conserva los recursos con sistemas de bombeo fotovoltaico.16ª Conferencia Europea de Energía Solar Fotovoltaica, Glasgow, Reino Unido.
  • Karve, Prof. G.M., Khatri y Rohit, K.B. (2013): Sistema solar de bombeo de agua. Disponible en: (Acceso: agosto de 2016).