Cálculos para la electrificación solar
Sistema de bombeo de agua mediano
13 paneles solares fotovoltaicos de 55 W tiene un costo aproximado de:
8 baterías estacionarias** de 12 V 100 Ah cuesta más o menos:
2 reguladores (protector de la batería) de 12 V 30 A cuesta más o menos:
Un inversor APS de 2000 W*** 110 V AC tiene un costo aproximado de:
(El APS transforma la corriente continua en alterna, se puede conectar los equipos normales de 110 V AC)
Costos de instalación, según el sitio:
Total de inversión de éste sistema es entre:
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| ||||
Cantidad
A
Equipo
B
Potencia
W
C
1
Potencia
W Subtotal
D = (A x C)
Bomba (1 HP)
1320
1,9
Wh / día
2.444
2.444
Horas / día
de uso
E
Energía
Wh
F= (D x E)
1320
Total =
Ejemplo F: Bombeo de agua para 20 familias
100 personas con 100 l/d hasta 20 m de altura
El consumo diario promedio es de:
Un panel de 55 W produce con 3,5 horas sol / día:
Para la generación de la energía se necesita:
Hay que almacenar (sistema 12 V) la cantidad de:
Se necesita baterías estacionarias 12 V 100 Ah la
cantidad (sin reserva o respaldo):
Se necesita baterías estacionarias 12 V 100 Ah la
cantidad (con una reserva o respaldo de 1 día* ):
Se necesita baterías estacionarias 12 V 100 Ah la
cantidad (con una reserva o respaldo de 3 días* ):
2444
193
12,7
204
2,0
4,1
8,1
Wh/d
Wh/d
Paneles
Ah
Baterías
Baterías
Baterías
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Cálculo de paneles y baterías
4290 - 6435 US$
587 - 2347 US$
160 - 300 US$
1200 - 3000 US$
200 - 1000 US$
6437 - 13082 US$
Costos del sistema
Para el cáculo de consumo de energía hay que fijarse en la potencia eléctrica del equipo y no en el caballaje (HP). Aquí también es importante, que haya una diferencia de consumo en motores entre el consumo nominal (sin carga) o máxima (con carga).
En nuestro ejemplo trabajamos con una bomba de 1320 W de consumo eléctrico máximo.
Para la selección de la bomba deben tener en sistemas solares dos criterios:
El CAUDAL de agua en la altura del tanque o del consumo. Hay que medir la altura entre el punto de succión hasta el punto de salida del agua. Como se puede ver la relación de caudal y consumo de ésta bomba es mejor que de la bomba en el ejemplo anterior.
El CONSUMO de energía eléctrica real para éste caudal.
En sistemas solares, que solamente sirven a bombear agua, la reserva diaria puede ser prevista en el tamaño de los baterías, también sirve instalar un tanque de agua más grande. Esto depende de los costos.
En lo siguiente tratamos un sistema de bombeo de agua mediano, y después un ejemplo de un sistema de bombeo de agua sin baterías o para riego.
Cálculo del consumo de la bomba
Generalmente se trabaja con un promedio de 90 a 150 litros de agua por persona y día en instalaciones rurales. Esto depende mucho sí tiene instalado servicios higiénicos o una lavadora de ropa. Además hay que preveer un futuro aumento del cosumo de agua y entonces un aumento del sistema solar.
Se multiplica el consumo de agua necesario por la cantidad de personas usuarios. En éste caso 100 personas multiplicado por el consumo diario promediode 100 l/p/d son 10.000 l/d.
La bomba en 20 metros de altura tiene un caudal de 5.400 l/h. Se devide le consumo diario 10.000 l/d por el caudal de la bomba 5.400 l/h y obtiene las horas de bombeo necesario. En éste ejemplo la bomba trabaja más o menos 1,9 horas por día.
Sí el sistema solar solamente sirve para el bombeo de agua, tiene también la opción de usar una bomba especial de corriente contínua DC, y puede ahorrar el costo del inversor, el cual produce la corriente AC para la bomba.
*** El inversor tiene que tener una potencia más grande que la bomba, porque los motores y bombas consuman alrededor de cuatro veces más corriente en le arranque.
Como se puede ver, la relación de caudal 5400 l/h y consumo 1320 W de ésta bomba es mejor que de la bomba en el ejemplo anterior, lo que resulta en una instalación fotovoltaica más económia de 6500 a 13000 US$.
El mismo sistema con la bomba del anterior ejemplo con un caudal 900 l/h y consumo 500 W resultaría en un costo del sistema fotovoltaico de 8500 a 16500 US$.
En una instalación con mayor altura, con una bomba ineficiente, se puede perder todavía más.
En todos los casos de bombear agua, vale aumentar el diametro de la tubería para menorar la perdida por fricción interna. La fricción interna de la tubería menora la presión del agua y resulta en un gasto energético elevado por todo el tiempo.
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