Optimización de la eficiencia de la energía solar

BMG asesora sobre cómo optimizar la eficiencia y prolongar la vida útil de los sistemas de bombeo con energía solar seleccionando los accionamientos correctos

Los especialistas en electromecánica de BMG, con amplia experiencia en engranajes, han ampliado su servicio de soluciones para incluir inversores y convertidores solares, que están diseñados para mejorar la eficiencia de los sistemas fotovoltaicos (PV).

"Los módulos fotovoltaicos, que utilizan la luz del día para generar electricidad, están ganando popularidad en todo el mundo como una forma de energía renovable que es limpia, libre de emisiones, sostenible, segura y rentable. Mediante el uso de tecnología fotovoltaica respetuosa con el medio ambiente para generar energía eléctrica, empresas de Sudáfrica están encontrando soluciones eficaces para combatir la grave crisis eléctrica del país", explica Mick Baugh, director de electrónica de la división electromecánica de BMG.

"Los beneficios de usar bombas solares ecológicas para el riego, la cría de animales y el suministro de agua comunitario incluyen un suministro de agua ininterrumpido durante el día y la independencia de la red poco confiable. Además, los sistemas fotovoltaicos avanzados requieren un mantenimiento mínimo, lo cual es importante ventaja en áreas remotas donde el mantenimiento es difícil.

Los sistemas de bombeo con energía solar, que son particularmente populares en áreas remotas donde no hay electricidad disponible, requieren un inversor solar para convertir la corriente continua (CC) generada por los paneles solares en corriente alterna (CA) para su uso en aplicaciones industriales, comerciales y residenciales. Un diferenciador clave en la selección del inversor correcto es su capacidad para hacer funcionar la bomba del motor con el voltaje de trabajo y las clasificaciones de potencia óptimos, para garantizar que los paneles solares proporcionen la mayor potencia posible en diversas condiciones de irradiación y temperatura ambiente.

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"Para un rendimiento óptimo del sistema de bomba fotovoltaica, creemos que es fundamental que los usuarios comprendan completamente la estrategia de control del sistema y consideren factores como dónde instalar el variador, los problemas de condensación, el rango de temperatura y el suministro de respaldo. "

Estrategia de control Los variadores de energía solar más simples para aplicaciones de bombeo funcionan como reguladores de bajo voltaje, lo que reduce la velocidad de la bomba (reduciendo así la potencia absorbida) cuando el voltaje de CC alcanza un punto de ajuste de voltaje mínimo. Este modo de control simple afecta negativamente el rendimiento de los módulos fotovoltaicos, ya que funcionan con un voltaje no óptimo.

En los controladores avanzados, el variador trabaja para obtener la máxima potencia de los paneles solares manteniendo el voltaje de CC en el punto óptimo (MPP = Max Power Point). Los accionamientos que funcionan con un voltaje de CC constante deben seleccionarse según las características eléctricas del sistema fotovoltaico instalado y deben optimizar la eficiencia hidráulica de la bomba.

Los especialistas de BMG recomiendan el uso de convertidores de frecuencia alimentados por energía solar de Vacon que cuentan con control MPPT (seguimiento del punto de máxima potencia) para garantizar un voltaje de funcionamiento óptimo para los módulos fotovoltaicos en aplicaciones de bombeo. Estos controladores MPPT altamente eficientes brindan horas de funcionamiento extendidas, con un inicio más temprano y una parada más tarde. En consecuencia, se bombea más agua por vatio pico (Wp) de los módulos fotovoltaicos instalados, lo que reduce los costos de inversión y reduce el período de amortización. Los controladores MPPT detectan la irradiación instantánea o la temperaturaure las variaciones y omita los máximos locales, que se generan en condiciones de sombra parcial o de módulos degradados en el campo fotovoltaico.

Gabinete o instalaciones al aire libre Los inversores de bomba solar convencionales suelen ser dispositivos IP20 o 21 que se instalan dentro de un gabinete junto con componentes, incluidos fusibles, un interruptor de alimentación, protección contra rayos y LED/bombillas montados en la puerta. Los especialistas de BMG no recomiendan este sistema porque es necesario ventilar los armarios para evitar el sobrecalentamiento de los elementos encerrados. El sobrecalentamiento produce reducción de potencia y reduce la vida útil de la unidad. El flujo de aire a través del gabinete debe filtrarse para evitar la acumulación de polvo y los filtros deben limpiarse y reemplazarse periódicamente, lo que aumenta los riesgos y aumenta los costos de mantenimiento.

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Las soluciones de variador Vacon IP66 de BMG para instalaciones al aire libre consisten en un gabinete pequeño (que reemplaza a los gabinetes grandes convencionales) que están separados del variador, para albergar el interruptor de red y el dispositivo de protección contra sobretensiones. El variador Vacon IP66 se puede instalar al aire libre sin ningún riesgo de confiabilidad y no requiere mantenimiento, ya que no hay filtros que limpiar o reemplazar. Los convertidores se pueden montar en la misma estructura de los módulos fotovoltaicos, aprovechando su sombra para evitar un sobrecalentamiento y, por tanto, un derating, debido al sol directo sobre el convertidor.

Este sistema a nivel del suelo está equipado con diodos emisores de luz (LED) que permiten la visibilidad externa de las condiciones de funcionamiento de la unidad, incluidos el encendido, el funcionamiento, la disponibilidad y la falla. Un panel de visualización IP66 proporciona información detallada de la unidad, como la velocidad de funcionamiento y las lecturas de MWh.

Este gabinete, que está separado del variador, brinda flexibilidad al instalador al diseñar un gabinete que sea adecuado para hacer funcionar una bomba en diferentes diseños.

CondensaciónEn las instalaciones de bombeo convencionales alimentadas con energía solar, el funcionamiento intermitente durante el día y los cambios de temperatura interna entre la noche y el día, promueven procesos cíclicos de condensación-evaporación dentro del variador.

Los variadores IP 20/21 instalados dentro de un gabinete son sensibles a la condensación interna y requieren calentadores con control de temperatura. Esto puede ser un problema en los sistemas de bombeo alimentados con energía solar porque una red de CA normalmente no está disponible en sitios remotos. Por esta razón, se deben considerar soluciones anticondensación que no requieran suministro de energía.

Una ventaja de los variadores Vacon IP66 IP 66/NEMA 4X de BMG para instalaciones al aire libre es que están bien protegidos contra la entrada de agua y polvo y un respiradero GORE® especialmente diseñado evita eficazmente la condensación, sin necesidad de un calentador.

Rango de temperatura Los sistemas de bombeo con energía solar normalmente se instalan en áreas donde las altas temperaturas pueden ser un problema para el sistema fotovoltaico. Por este motivo, es fundamental tener en cuenta la temperatura ambiente máxima en el lugar al seleccionar el modelo de variador adecuado. Esta temperatura máxima debe estar contenida en el rango de temperatura de funcionamiento del variador, preferiblemente en el rango sin reducción de potencia, para evitar pérdidas de energía y prolongar la vida útil del variador.

Los usuarios deben tener en cuenta que la temperatura dentro de un gabinete donde se instala un variador IP 20/21 es siempre superior a la temperatura ambiente. Es importante tener en cuenta el efecto de sobrecalentamiento debido a la luz solar directa si el armario no se monta a la sombra.

BMG respalda su amplia gama de productos electromecánicos con un servicio de soporte y asesoramiento técnico, diseñado para cumplir con las especificaciones precisas de los contratistas, diseñadores y el usuario final.