Energía Solar fotovoltaica para Agua Potable Instalaciones de Abastecimiento

Energía Solar fotovoltaica para Agua Potable

Energía Solar fotovoltaica para Agua Potable. Es unaguía técnica para la utilización de la energía solar fotovoltaica en instalaciones de abastecimiento de agua potable, es un excelente PDF para bajar.

Energía Solar fotovoltaica para Agua Potable

Energía Solar fotovoltaica para Agua Potable

Energía Solar fotovoltaica para Agua Potable

1. Introducción.

La presente guía tiene por objeto mostrar los conceptos fundamentales de la utilización de la energía solar en su aprovechamiento, como fuente de energía eléctrica, en aplicaciones relacionadas con el abastecimiento de agua, además de describir los diferentes parámetros a considerar y presentar las instalaciones tipo. Quiere servir como guía para la toma de decisiones por parte de los diferentes actores implicados en las explotaciones municipales de abastecimiento de agua. Se aportan las ideas claves para la implementación de este tipo de tecnología en instalaciones remotas con apoyo de grupos electrógenos. Se dan los parámetros necesarios como emplazamientos, orientaciones, superficies necesarias y subsistemas que componen la instalación.

Se explica el dimensionamiento de este tipo de aplicaciones, el sistema de control y envío de datos y se da
un ejemplo tipo (Energía Solar fotovoltaica para Agua Potable).

Así mismo se detallan los puntos fundamentales relativos al mantenimiento, seguridad y salud y sistemas antirrobo tanto en los aspectos legales como tecnológicos. Se plantea un estudio económico y retorno de la inversión con el estado actual de la legislación y costes. Se indica la legislación actual vigente y normativa aplicable.

2. Preguntas más frecuentes. Aproximación a la solución.

Para una lectura básica se incluyen, a modo de resumen, las preguntas y respuestas más frecuentes que se suelen plantear cuando nos enfrentamos a este tipo de aplicaciones. En los apartados siguientes, se profundiza en todas estas cuestiones.

¿Qué tipo de aplicaciones se pueden encontrar?                                                                               Las aplicaciones típicas son las siguientes:

• Elevaciones de agua. Bombeos desde pozo.
• Potabilización mediante filtros abiertos.
• Bombas dosificadoras en los casos de depuración y tratamiento de aguas para su potabilización.
• Electroválvulas, bombas secundarias…

La idea principal es el uso de la energía eléctrica, obtenida mediante módulos fotovoltaicos, para accionar
las instalaciones de agua potable cuando se encuentran aisladas de las redes convencionales de suministro
eléctrico. En las instalaciones de captación, almacenamiento o potabilización, alejadas de la red principal, es
necesario disponer de una fuente alternativa. En sistemas de cloración ya se viene utilizando con éxito pequeñas
instalaciones (normalmente inferiores a los 2 Kwp) de captación fotovoltaica.

Estas soluciones se pueden generalizar para otras aplicaciones:

Filtrado etc. que necesiten también la utilización de energía eléctrica.
Donde cobra especial relevancia la aplicación de la energía fotovoltaica, objeto de esta guía, es su utilización
para el accionamiento de las bombas de extracción de agua al objeto de dejar en un segundo plano la utilización
del grupo electrógeno de gasoil y reducir así el consiguiente gasto de combustible y la mano de obra de
explotación.

¿Qué tipo de módulos se emplean en la actualidad?

A día de hoy, de entre todas las tecnologías existentes para los módulos (comúnmente llamados paneles)
fotovoltaicos, la más empleada es la de silicio policristalino (ver Figura 12 en el apartado correspondiente).

¿Instalación fija o con mesas seguidoras?

Con los precios que se manejan actualmente, en los módulos fotovoltaicos, no compensa la implantación de
estructuras que hagan seguimiento de la posición solar ya que no se justifica la inversión frente al incremento
de la producción de los mismos.
Sin duda alguna se preferirá la instalación sobre estructuras fijas (Energía Solar fotovoltaica para Agua Potable).

¿Qué potencia de campo se necesita?

En las aplicaciones de elevación de aguas la potencia típica necesaria oscila entre 1,6 y 2 veces la potencia
de la bomba. Por el mismo razonamiento, de la respuesta anterior, en lo que se refiere a la bajada de los precios
actuales de los módulos fotovoltaicos, se tiende a dimensionar con un factor 2. Como ejemplo, para una bomba
de 10 Kw se instalaría un campo fotovoltaico de 20 Kwp1
.
En el resto de aplicaciones, se dimensiona como una pequeña típica instalación fotovoltaica aislada, en
función de las necesidades energéticas de las mismas.

¿Cuándo se emplean baterías eléctricas de acumulación?

Para el caso de las instalaciones de cloraciones, bombas auxiliares, electroválvulas, etc… que pueden trabajar
tanto de día como de noche, es necesaria la implementación de baterías para su alimentación. Estas baterías, en
general, son de pequeña capacidad, en torno a los 160-200 Ah y su dimensionamiento se realiza, tal y como se nombra en la respuesta anterior, siguiendo los criterios de una instalación aislada. Esto no sucede en el caso de la aplicación de elevación de agua a depósito, en la que no es necesaria la utilización de baterías de potencia, que es elemento que encarece substancialmente la instalación. Se emplea un variador de frecuencia, de mercado, que adapta la velocidad de la bomba a la producción del campo Fotovoltaico que, a su vez, depende de la radiación incidente y de las condiciones atmosféricas.

¿Qué tipo de bombas se emplean en la elevacion de aguas?

Las bombas más empleadas, en este tipo de instalaciones, son las bombas sumergibles centrífugas multietapa
para pozo, que cubren un alto rango de aplicaciones por la altura y caudales suministrados (Ver Figura 21)

¿Es necesario el grupo electrógeno?

Salvo que exista una fuente alternativa de suministro de agua, es necesario dotar la instalación de un grupo
electrógeno de apoyo para prevenir los periodos prolongados de mala climatología. Como se explica en el
apartado correspondiente, a causa de la presencia del variador anteriormente mencionado, este grupo resulta,
aún así, de menor potencia que el que se necesitaría en el caso de su utilización directa para el accionamiento
de la bomba (Energía Solar fotovoltaica para Agua Potable).

¿Qué tipo de control se emplea?

En las aplicaciones típicas de elevación, es preciso comunicar las variables y datos del pozo y de depósito,
niveles, caudales, alarmas del variador, modos de marcha, seguridad del perímetro…
A día de hoy la solución más extendida es la utilización de pequeños autómatas dedicados que recopilan
todas estas señales y se comunican vía módem radio. Es muy usual la utilización del envío de mensajes de funcionamiento y/o alarmas a móviles de los explotadores o usuarios. Si se necesita un histórico de variables, como niveles estático y dinámico de pozo, caudales y otras, en este tipo de instalaciones se tiende a la contratación de un servicio de computación en la nube (hosting) frente al tradicional sistema de ordenador propio más Scada que es, en general, más caro y complejo de mantener.

¿Qué presupuesto se necesita?

Toda la parte eléctrica de la aplicación incluyendo módulos, soportería, variador, armario de potencia y control, cableado, automatismo, comunicaciones, protecciones, bomba sumergida y grupo electrógeno (sin contar con la parte de obra civil y tubería de conducción) resulta en torno a los 3,5-4,5 euros por watio de la bomba instalada.
Para una aplicación, que precise una bomba de 10Kw, el coste aproximado rondaría los 45.000 Euros, con
I.V.A incluido (actualmente 21%).
Para este tipo de instalaciones, por ahorro de combustible evitado, se calcula, con la situación actual de
precios, un TIR entorno al 20% con un periodo de retorno de la inversión de entre 5 y 6 años2
.
¿Qué mantenimiento y repuestos son necesarios?

Toda la instalación se realiza con materiales estándar de mercado, módulos, estructura fija, variador, bomba,
autómata… sin desarrollos especiales. Los plazos de reposición son suficientes para no perturbar el normal
funcionamiento de este tipo de instalaciones. Tal y como se desarrolla en el apartado cinco de esta misma guía son instalaciones que no requieren especial mantenimiento siendo importante la inspección periódica visual para detectar y eliminar defectos en una labor de mantenimiento preventivo.

3. Energía solar. Aplicaciones.

En este apartado se hace una clasificación de las instalaciones, se caracteriza el emplazamiento utilizado
para el campo fotovoltaico y la energía disponible en el mismo, se da una visión completa de tipos de paneles
disponibles actualmente en el mercado, los parámetros fundamentales para su elección y el dimensionado
correcto del campo solar (Energía Solar fotovoltaica para Agua Potable).

3.1 Clasificación de las instalaciones.

En la actualidad existen dos configuraciones básicas de utilización de la energía fotovoltaica:
• Instalaciones conectadas a red.
• Instalaciones aisladas.
Aquí una pequeña introducción a este tema tan importante.

Enlace de descarga del PDF

http://www.aragon.es/estaticos/GobiernoAragon/Organismos/InstitutoAragonesAgua/Documentos/Areas_Tematicas/02_Abastecimiento_Agua_Potable/Fotovoltaica.pdf

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