Aplicación del convertidor de frecuencia en el campo de las bombas de agua solares
La contaminación ambiental global y la escasez de energía han obligado a las personas a esforzarse más por encontrar y desarrollar nuevas fuentes de energía. En esta búsqueda y desarrollo, es natural que las personas dirijan su atención a diversas fuentes de energía renovables alternativas, como la energía eólica, la energía nuclear, la energía hidroeléctrica, la energía solar y la generación de energía fotovoltaica. Si bien la aplicación práctica de la generación de energía fotovoltaica presenta diversas limitaciones, con la reducción de los costos de generación de energía fotovoltaica, el aumento del costo de la generación de energía mineral y la reducción de la energía mineral, la generación de energía fotovoltaica está entrando gradualmente en la fase comercial.
1. Principios básicos de la generación de energía fotovoltaica: Las células solares se componen principalmente de silicio monocristalino. Este silicio monocristalino se utiliza para crear una unión p-n similar a la de un diodo, y su principio de funcionamiento es similar al de un diodo. Sin embargo, en un diodo, el movimiento de huecos y electrones en la unión p-n es impulsado por un campo eléctrico externo, mientras que en una célula solar, el movimiento de huecos y electrones en la unión p-n es impulsado e influenciado por los fotones solares y el calor radiante (*). Esto se conoce comúnmente como efecto fotovoltaico. Actualmente, la eficiencia de la conversión fotoeléctrica, o células fotovoltaicas, es de aproximadamente el 13 % al 15 % para el silicio monocristalino y del 11 % al 13 % para el silicio policristalino. La tecnología más reciente también incluye células fotovoltaicas de película delgada.
2. Clasificación de los sistemas de generación de energía solar fotovoltaica: Actualmente, los sistemas de generación de energía solar fotovoltaica se pueden dividir en tres categorías: sistemas de almacenamiento de energía fotovoltaica aislados de la red, sistemas de generación de energía fotovoltaica conectados a la red y sistemas híbridos de los dos primeros. Los sistemas de almacenamiento de energía fotovoltaica aislados de la red son una aplicación común de la energía solar y se han utilizado tanto a nivel nacional como internacional durante varios años. Son relativamente simples y ampliamente adaptables. Sin embargo, su uso está limitado por el gran tamaño y las dificultades de mantenimiento de sus diversos tipos de baterías de almacenamiento.
3. Componentes de un sistema solar fotovoltaico
● Células solares fotovoltaicas (sustratos solares): realizan la conversión fotoeléctrica.
● Batería: Las baterías son componentes clave en los sistemas de generación de energía fotovoltaica, ya que almacenan la electricidad generada por las células fotovoltaicas. Actualmente, mi país no cuenta con baterías específicas para sistemas fotovoltaicos; en su lugar, se utilizan baterías convencionales de plomo-ácido.
● Inversor de CC: Su función es convertir CC en CA, por lo que sus indicadores de rendimiento más importantes son la fiabilidad y la eficiencia de conversión. La CA convertida por el inversor maximiza la cantidad de energía de las células fotovoltaicas y la inyecta a la red eléctrica o directamente a los dispositivos que consumen energía.
4. Un sistema de bombeo de agua fotovoltaico es un sistema integrado óptico, mecánico y eléctrico típico. Utiliza células solares para convertir directamente la energía solar en electricidad, que a su vez se convierte en corriente alterna (CA) mediante un inversor. Esta energía impulsa un motor asíncrono de CA que bombea agua de pozos profundos, ríos, lagos, estanques y otras fuentes hídricas. Este sistema se utiliza ampliamente en el control de la desertificación, la vida residencial, el riego agrícola, el riego de paisajismo, la ganadería en pastizales, la creación de fuentes paisajísticas y proyectos de tratamiento de agua. El sistema de bombeo de agua fotovoltaico tiene las siguientes características:
El sistema de bombeo de agua fotovoltaico funciona de forma totalmente automática, sin necesidad de intervención humana. El sistema consta de células fotovoltaicas (sustratos solares), baterías (personalizadas), un inversor fotovoltaico dedicado, una bomba de agua y un dispositivo de almacenamiento de agua.
● Un inversor dedicado para bombas de agua fotovoltaicas ajusta la velocidad de la bomba según los cambios en la intensidad de la luz solar, garantizando que la potencia de salida se aproxime a la potencia máxima del sistema solar. Cuando la luz solar es abundante, la velocidad de la bomba se mantiene dentro de la velocidad nominal. Cuando la luz solar es insuficiente, la bomba se detiene automáticamente si se alcanza la frecuencia mínima de funcionamiento establecida.
● La bomba, accionada por un motor trifásico de CA, extrae agua de un pozo profundo y la inyecta en un tanque o estanque de almacenamiento de agua o se conecta directamente al sistema de riego. Se pueden utilizar diferentes tipos de bombas según los requisitos del sistema y las condiciones de instalación.
● Podemos ofrecer soluciones rentables adaptadas a las necesidades específicas de cada región y del cliente.
Los sistemas fotovoltaicos de bombeo de agua aprovechan la energía solar, que permanece activa desde el amanecer hasta el anochecer. No requieren supervisión humana ni combustibles fósiles, funcionan de forma independiente y pueden integrarse con la red eléctrica según sea necesario. Son seguros y fiables. Sin necesidad de energía externa, se pueden aplicar con flexibilidad al riego de tierras agrícolas, al suministro de agua potable para personas y ganado, al desarrollo de jardines, al embellecimiento de parques, a la construcción de fuentes de colores, a la aireación para la acuicultura y al suministro y drenaje de agua para salinas costeras. Abordan eficazmente los problemas de riego de tierras agrícolas, aumentan la producción, ahorran agua y energía, y reducen significativamente los insumos tradicionales de energía y electricidad. Ofrecen ventajas como larga vida útil, bajo consumo de energía, bajo nivel de ruido, regulación equilibrada de la velocidad, funcionamiento estable y sin interferencias. Por lo tanto, los sistemas fotovoltaicos de bombeo de agua se han convertido en la forma más eficaz de sustituir los combustibles fósiles por energía limpia y en un nuevo producto energético y tecnológico clave para soluciones integrales a los desafíos mundiales de la alimentación y la energía.
