BOMBEO SOLAR Marzo 2014

1 2 3 4 5 6 7 8 Introducción SD700 SP Modo de Operación Introducción FV 4 Introducción Hidráulica 5 Bombas sumergibles 6 SD700SP LCoW 7 SD700SP Informe del pedido 8 SD700SP Ejemplo

01 Introducción / ¿Qué es el bombeo solar? El bombeo solar es la propulsión de bombas con la energía generada por el parque solar fotovoltaico

01 Introducción/ Topología SD700SP

01 Introducción / Topología SD700SP Variador SD700SP Seccionador AC Seccionador DC Fusibles DC Fusibles AC Conexiones

02 Modos de Operación MODOS DE OPERACIÓN ASISTIDO: SD700SP está conectado al parque FV y a la red simultáneamente. El aporte fotovoltaico se aprovecha integralmente. AISLADO: SD700SP está conectado sólo al parque fotovoltaico y genera la potencia necesaria para propulsar el motor de la bomba. El arranque del motor dependerá de la potencia mínima de operación del sistema. SÓLO RED: SD700SP opera sólo con conexión a la red durante el bombeo nocturno y durante labores de mantenimiento del parque FV. En ninguno de los casos el parque FV interactúa con la red eléctrica debida al puente de diodos unidireccional existente.

MODO OPERACIÓN: ASISTIDO 02 Modos de Operación / Asistido MODO OPERACIÓN: ASISTIDO

MODO OPERACIÓN: AISLADO 02 Modos de Operación/ Aislado y conectada a red MODO OPERACIÓN: AISLADO Mínima potencia de operación de la instalación (30Hz-50Hz) Máxima potencia instalación (50Hz)

03 Introducción Fotovoltaica PANEL FOTOVOLTAICO

03 Introducción Fotovoltaica PANEL FOTOVOLTAICO

DISEÑO MANUAL - CAMPO FOTOVOLTAICO 03 Introducción Fotovoltaica DISEÑO MANUAL - CAMPO FOTOVOLTAICO Paneles en Serie - Definir Máxima Tensión Circuito Abierto VCA y VMPPT Máxima Tensión Circuito Abierto Vca : < 900Vcc Máxima Tensión MPPt: < √2 · 400V = 565Vcc V CA = #Serie x Vca (25ºC) x [1+ At (TminºC - 25ºC ) x Coef Vca (Tº))] V CA = 17x 45VCA +[1+ ((- 33ºC) x ( - 0.0033/ºC))] = 898 Vcc < 900Vcc V MPPT = #Serie x VMPPT (25ºC) x [1+ At (TminºC - 25ºC ) x Coef VMPPT (Tº))] V MPPt = 17x 35.5VCA +[1+ ((- 33ºC) x ( - 0.0045/ºC))] = 733 Vcc > 565Vcc ¡Alerta! [1] Paneles en paralelo - Definir Máxima Corriente cortocircuito Icc: Máxima Corriente CC: < 200A (Talla 3 SD700SP-CU) ICC = #String x ICC (25ºC) x [1+ At (TmaxºC - 25ºC ) x Coef ICC (Tº))] ICC = 22 x 8.35A x [1+ (20ºC) x ( 0.0006/ºC))] = 185A < 200A Potencia Pico del Parque- PMPPT: Tmin (location) = -8ºC PAC (SD7SP0115 5) = 75kW Máxima Potencia Pico (kWp): 1.5 Tmax (location) = 42ºC PMPPT = #String x #Serie x PMPPT = 17 x 22 x 280 = 104kWp [1] Vmppt elevada puede causar daños en el motor consulte Power Electronics sobre limitaciones de instalación. AC:DC = 104kWp/75kW = 1.38

04 Introducción Hidráulica VSD CONTROL La variación de velocidad en grupos de bombeo proporciona beneficios únicos de control y regulación. El variador de velocidad modifica la curva característica de la bomba adaptándola a los requerimientos del sistema. Las bombas centrifugas, se rigen por las leyes de afinidad. De forma teórica, la reducción de la potencia hidráulica está relacionada con el cubo de la velocidad, por ejemplo una reducción del 20% en la velocidad generaría un ahorro de superior al 47%.

CONTROL VÁLVULA VS VARIADOR DE VELOCIAD - DESCRIPCCIÓN 04 Introducción Hidráulica CONTROL VÁLVULA VS VARIADOR DE VELOCIAD - DESCRIPCCIÓN 70 60 50 40 30 20 10 80 1 X n 0.9 X n 0.8 X n 0.7 X n 0.6 X n 0.5 X n 0.4 X n Head in m H2O 70 60 50 40 30 20 10 80 1 X n 0.9 X n 0.8 X n 0.7 X n 0.6 X n 0.5 X n 0.4 X n Altura en m H2O CAUDAL Altura estática 20 metros 100% 60% 90% 80% 70% 50% H-Q curves 10 100% 50% 20 30 Q Caudal m3/min 10 100% 50% 20 30 Curvas H-Q Curvas sistema

04 Introducción Hidráulica VARIACIÓN DEL RENDIMIENTO Y POTENCIA DE LA BOMBA CON LA VARIACIÓN DE VELOCIDAD 50% 60% 70% 80% 85% 88% 87% 30% 1 X n 0.9 X n 0.8 X n 0.7 X n 0.6 X n 0.5 X n 0.4 X n 80 70 60 50 40 30 20 10 N = 1480 RPM Curvas Rendimiento Curvas H – Q Curvas de Sistema Q caudal m3/min

MÍNIMA FRECUENCIA DE ARRANQUE Y MÍNIMA TENSIÓN MPP 04 Introducción Hidráulica MÍNIMA FRECUENCIA DE ARRANQUE Y MÍNIMA TENSIÓN MPP Q (m3) Altura (bar) Q (m3) Altura (bar) CURVA -A CURVA -B 50 Hz 50 Hz 40 Hz 40 Hz Altura Min. 30 Hz 30 Hz 20 Hz Altura Min. Curvas con gran pendiente ofrecen buena regulación y una menor frecuencia de arranque Curvas planas ofrecen peor regulación y mayores frecuencias de arranque Mejor regulación genera mayor ahorro El ahorro energético está limitado por el rango de regulación

TOPOLOGÍA BOMBA SUMERGIBLE 05 Bombas Sumergibles TOPOLOGÍA BOMBA SUMERGIBLE Impulsión de agua Eje bomba Rodetes Camisa de refrigeración Toma de agua Camisa motor Motor Cojinete axial

CONSIDERACIONES BOMBAS SUMERGIBLES TIPO Y LONGITUD DE CABLE A MOTOR REFRIGERACIÓN BOMBA REFRIGERACIÓN COJINETE AXIAL CONFIGURACIÓN VARIADOR

SD700 – TIPO DE CABLE RECOMENDADO 05 Bombas Sumergibles SD700 – TIPO DE CABLE RECOMENDADO Deseado - Hasta 300m Compatible – Hasta150m

FORMA DE ONDA FLANCO TENSIÓN 05 Bombas Sumergibles FORMA DE ONDA FLANCO TENSIÓN NO TODOS SON IGUALES Competidores SD700 ESTÁNDAR

05 Bombas Sumergibles MÁXIMA TENSIÓN DE PICO ADMISIBLE CURVAS EN TERMINALES MOTOR AC

REFRIGERACIÓN DE BOMBA 05 Bombas Sumergibles REFRIGERACIÓN DE BOMBA Mantener una velocidad de agua mínima alrededor de la camisa de la bomba Vc = 0.08…0.5 m/s ( consulte fabricante) La capacidad de refrigeración depende: Temperatura y propiedades del agua Geometría de la bomba y camisa Carga del motor Well geometry Entrada de agua T (ºC) Velocidad refrigeración- V (m/s) Q (m3/s) AUMENTA CAP. REFRIGERACIÓN REDUCE CALOR GENERADO Baja temperatura de agua (ºC) Menor carga de la bomba (AP) Mayor flujo de agua (Q) Reducción velocidad bomba (Hz) Mayor diámetro de motor (mm) Dp Mayor coeficiente convección (W/mm2) Dw Forma del pozo y acuífero Menor factor entre el diámetro del pozo respecto el diámetro de la bomba

REFRIGERACIÓN COJINETE AXIAL 05 Bombas sumergibles REFRIGERACIÓN COJINETE AXIAL Las bombas equipadas con cojinete axial necesitan un caudal mínimo (15-30% de Qn) para crear una fina capa de lubricación La capa de lubricación asegura la refrigeración del rodamiento y reduce la fricción entre las partes fijas. Capa de lubricación

Existe válvula anti-retorno en la bomba? 05 Bombas sumergibles VSD OPERACIÓN Y AJUSTE Cuanto tarda en vaciarse la tubería? Arranque suave tras el vaciado de la tubería. Paro suave para eliminar el golpe de ariete. SI Existen orificios de alivio de agua? SI NO Arranque y paro con tubería llena (Arranque en carga)- CASO 1 1 Existe válvula anti-retorno en la bomba? Arranque en vacío hasta la válvula y rápido transitorio posterior - CASO 3 3 SI Existe una válvula anti-retorno en la base del pozo? NO 2 NO Arranque y paro suave– CASO 2

ARRANQUE Y PARO CON TUBERÍA LLENA 05 Bombas sumergibles ARRANQUE Y PARO CON TUBERÍA LLENA Q (m3) Tiempo (s) Velocidad bomba (Hz) Altura (bar) 1 Min Altura 50Hz 40Hz 30Hz 20Hz Min Altura - AP 10Hz Q min (refrigeración cojinete axial) Bomba Instalación Rampa lenta Rango control de caudal Reducción de impulsión de arena. Rampa lenta Control golpe de ariete 50 40 30 20 Rampa rápida Parada de bomba Rampa rápida – Mínimo caudal 10 2s 4s- 7200s 30s 1s

ARRANQUE Y PARO EN VACIO 05 Bombas sumergibles ARRANQUE Y PARO EN VACIO Q (m3) Tiempo(s) Velocidad bomba (Hz) Altura (bar) 2 Min Altura 50Hz 40Hz 30Hz 20Hz Min Altura - AP 10Hz Q min (Refrigeración cojinete axial) Bomba Instalación Rampa lenta Rango control de caudal Reducción de impulsión de arena. Rampa lenta Control golpe de ariete 50 40 30 20 10 Rampa rápida – Mínimo caudal 4s- 7200s 4s- 7200s 1s 1sec

ARRANQUE Y PARO EN VACIO CON TRANSITORIO 05 Bombas sumergibles Q (m3) Time (s) Velocidad bomba (Hz) Altura (bar) ARRANQUE Y PARO EN VACIO CON TRANSITORIO 3 Altura Instalación Min Altura 50Hz 40Hz 30Hz 20Hz Min Altura- AP 10Hz Q min (Refrigeración cojinete axial) Bomba Instalación Rampa lenta Rango control de caudal Reducción de impulsión de arena. 50 Rampa lenta Control golpe de ariete 40 Rápida rampa de transitorio – Apertura de válvula anti-retorno 1s 30 4s- 7200s 20 10 Rampa rápida – Mínimo caudal 4s- 7200s 1s 4s- 7200s 1sec

06 SD700SP LCoW / Sólo Red SD700SP Sólo Red Sistema hidráulico: Potencia de la bomba: 15kW - 200kW (T3, T4, T5) > Consultar Voltaje/line de la bomba: Desde 230Vac hasta 400Vac. Frecuencia Mín (Hz): Sin restricción Potencia Mín(kW): Sin restricción Dimensionamiento de la Planta Fotovoltaica: Max DC Tensión: 900Vdc MPP tracking: No, Tensión DC fija MPPt rango: Vmppt = sqrt(2) · Vac + 5V Vmppt_230Vac= 1.41 · 230 +5V = 329V Vmppt_400Vac= 1.41 · 400 +5V= 569V Potencia arranque: Sin restricción Maxima corriente Icc Función de la talla Resultado: Ahorro de Energía: kWh/ por año Gas/ Electricidad coste: € 27

06 SD700SP LCoW / Asistido SD700SP Asistido Sistema Hidráulico: Potencia de la bomba: Desde 15kW - 200kW (T3, T4, T5) Tensión bomba/línea: Desde 230Vac hasta 440Vac. Frecuencia Mín(Hz): Requerida. Modelo sistema hidráulico Potencia Mín (kW): Requerida. Modelo sistema hidráulico Dimensionamiento sistema solar: Tensión Máx DC: 900Vdc Seguimiento MPP : Si Potencia arranque: Min Potencia(kW) Resultados: Potencia (kW): kW Valores horarios (Herramienta PV sys) Consumo especifico: Múltiples valores – Depende de curva de arranque. 28

SD700SP Asistido/ Hydraulic Sizing- Bombeo contra pozo 06 SD700SP LCoW / Dimensionado PV SD700SP Asistido/ Hydraulic Sizing- Bombeo contra pozo Power PCA – Caudal de trabajo Frecuencia Mín. (42.5Hz) Potencia Mín.(25kW) Caudal nominal, altura y potencia de la Bomba y Selección del SD700SP Determina la altura (m) del sistema Determine el caudal del sistema deseado (m3/min) Seleccione la bomba considerando la altura y caudal Seleccione el SD700SP acorde al rango de potencia de la bomba. Genere un nuevo proyecto en Power PCA Seleccione el modo: Alta Precisión Introducir los puntos en la curva (P vs Q) Introduzca curvas características de eficiencia ( Eff vs Q) Seleccione: caudal variable y la altura constante Determine Q mínimo Introduce diferentes valores de Q (incluido Q min) Guarde los valores en XLS 50% 60% 70% 80% 85% 88% 87% 30% 1 X n 0.9 X n 0.8 X n 0.7 X n 0.6 X n 0.5 X n 0.4 X n 80 70 60 50 40 30 20 10 N = 1480 RPM Curvas de Eficiencia Curva H – Q Curva Sistema Q Caudal m3/min Supuestos: Pérdidas en tuberías y en válvulas no consideradas.. Comportamiento de la bomba de acuerdo a las leyes de afinidad Altura constante, se considera que no hay variación de nivel Más exactitud requiere software adicional Caudal Mín: (5 m3/min) Depende de la refrigeración de la bomba. 29

06 SD700SP LCoW / Dimensionado PV SD700SP Asistido/ Dimensionado PV PV Sys – Caudal de Trabajo Seleccione Diseño de Proyecto – Conexión de red Abra un modelo de inversor actual Introduzca Vmin en Mínima tensión MPP, dependiendo de las limitaciones hidráulicas ( ver la siguiente diapositiva) Introduzca Pmin en umbral de potencia. (debe aparecer mensaje de error) No hay límite del nº de entradas DC o DC/AC ratio. Seleccione Eficiencia= f(P out) y observe que la s curvas de eficiencia están listas Seleccione la distribución cadena adecuada para maximizar la producción foto0voltaica. P salida Eff (%) 0% 10% 96.5% 30% 98.0% 50% 98.2% 70% 98.6% 90% 98.5% 100% 30

SD700SP Asistido / PV rendimieto 06 SD700SP LCoW / PV sizing SD700SP Asistido / PV rendimieto Sensor de radiación Tensión mínima Mínima potencia 31

06 SD700SP Informe de pedido SD700SP Informe de pedido 32 Proyecto Solar Pumping Project   Bomba Bomba sumergible Localización Egipto Control y Aplicación [Pozos de almacenamiento, lago/río para almacenamiento,presurización,] Otra información [Informe de la planta fotovoltaica, Curvas de fabricaciión de la bomba, informe Power PCA, otros estudios] Temperatura Mín. Ambiente : -10ºC Temperatura Máx. Ambiente : +45ºC Grado de Protección : IP54 Instalación Indoor Unidades :4 Número de Referencia SD7SP _ _ _ _ 55 S Corriente nominal _ _ _A Potencia Motor hasta _ _ _kW Fuente de Alimentación AC Sí : [Diesel Genset, Grid-connected ] Datos del Motor Potencia : 75 _ kW Tensión : 380 _ Vac Corriente : 165_ A Datos de la planta Primer Nivel Panel tipo : BYD 255 6C Nº de paneles en serie : 24 Nº of String por caja : 22 Desconexión en carga : SÍ Combiner box fuse rating : 12A  Segundo Nivel Número de combinación de cajas : 3 Fusible protección 50A Disconector en carga : YES AC Power Supply Protections (if needed) Desconector en carga AC Fusibles de Protección de Semiconductores AC Sensor Irradiación :  :Included  Señales E/S 6 DI, 3 DO, 2 AI, 2AO, 1 PTC, 1 PT100. (Other available under request)  Comunicación  : RS485 – Modbus RTU Pulsadores de puertas : Opcional Pilotos de la puertas Resistencias eléctricas Hygrostat 32

06 SD700SP Ejemplo SD700SP Caso de estudio T4 33 Bomba: 1x 110kW SD700SP: 1x SD7SP Talla 3 Accesorios: Seccionador AC Seccionador DC fusibles DC dimensión planta PV 33

06 SD700SP Ejemplo SD700SP Caso de estudio 34 Bomba: 3x 55kW SD700SP: 1x SD7SP Talla 3 Accesorios: Seccionador AC Seccionador DC fusibles DC dimensión planta PV 34

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