RIEGO
Bombeo solar híbrido 205 CV – 1.000 V – Finca El Ahorcado
14 Abr, 2023
Resumen de la aplicación
La instalación se ha llevado a cabo en el Cortijo “El Ahorcado”, una finca privada con un campo de olivos de la variedad Picual. Se trata de un bombeo solar para la elevación de agua para riego, desde un sondeo de un pozo a una balsa. Posteriormente, se realizan una serie de re-bombeos para hacer llegar el agua al campo de olivos.
Para la elevación del agua del pozo a la balsa se cuenta con una bomba de 168 CV con motor asíncrono de 150 kW 115 A 1.000 V, instalada en el pozo a una profundidad de 350 m. Al tratarse de una elevación a balsa, el sistema no está presurizado y no requiere de control de presión.
La instalación contaba previamente con un auto-transformador que elevaba la tensión de red de 400 V disponible, hasta los 1.000 V requeridos por la bomba principal (elevación a balsa). Por otro lado, los re-bombeos para el riego de los olivos son alimentados por un inversor solar de 100 kW.
Se propone, a través de ENERPROYECTA, una solución de bombeo solar híbrido para la bomba principal, con el objetivo de conseguir una importante reducción del consumo de la red eléctrica, debido al gran encarecimiento del coste de la energía en los últimos tiempos. La idea es mantener la conexión a red eléctrica, para asegurar las necesidades de agua de los olivos. Para ello, se controla la entrada de CA mediante un contactor externo y seguro.
El generador fotovoltaico planteado consta de 540 módulos fotovoltaicos de 550 Wp, conformando un total de 297 kWp, divididos en 36 series de 15 módulos cada una. A su vez, las series se encuentran agrupadas en 3 grupos de 12 series. Cada grupo cuenta en campo con un cuadro de nivel 1 con interruptor y fusibles. Los 3 grupos se unifican en un solo cuadro de nivel 2 ubicado en la caseta donde se encuentra el cuadro del variador.
1
Campo solar fotovoltaico
540 módulos FV, que suman una potencia total de 297 kWp.
2
Cuadro de nivel 1
Alberga las protecciones de cada grupo de 12 series.
3
Cuadro de nivel 2
Donde se unifican los 3 grupos para sumar los 297 kWp.
Requerimientos de la aplicación
El principal punto a solventar en esta instalación es ofrecer una solución técnicamente viable para proporcionar a la bomba una tensión de 1.000 V. Se trata de una tensión habitual en zonas rurales, cuando se tienen bombas de gran potencia a gran profundidad, con el fin de reducir sección de cable y, por lo tanto, el coste de la instalación. Este tipo de tensiones no son habituales en las gamas de baja tensión de la gran mayoría de fabricantes de variadores. Sin embargo, en Fuji Electric contamos con solución para un gran rango de tensiones. La solución propuesta por Fuji Electric consiste en la utilización de un variador con salida trifásica 400 V de la familia FRENIC-Ace para Bombeo Solar, con un transformador de aislamiento a su salida para elevar la tensión hasta los 1.000 V necesarios por el motor de la bomba. La recomendación en estos casos es usar un transformador de aislamiento, en lugar de un autotransformador, para evitar los posibles problemas derivados (tensión homopolar, corrientes circulantes, etc.) que podrían llegar a causar daños tanto en el autotransformador, como en el motor. Así mismo, el transformador debe permitir trabajar con tensión y frecuencia variable.
Además, el cliente deseaba tener la posibilidad de bombear agua en cualquier momento, y por ello se decidió realizar un bombeo solar híbrido, alimentando el variador simultáneamente con el generador fotovoltaico y con la red de 400 V disponible.
Por otro lado, y por exigencias del fabricante de la bomba, la aceleración del motor de la bomba debía de hacerse en menos de 2 segundos hasta la frecuencia a la que impulse agua, concretamente 38.5 Hz en esta instalación. Esto en un bombeo solar aislado es complejo, pues depende de la energía disponible en placas. Sin embargo, nuestro departamento técnico ha conseguido solventarlo gracias al desarrollo de la función “Fast Start” (arranque rápido). Esta función, aplica una frecuencia mínima durante un tiempo determinado, y pasado ese tiempo comienza a trabajar el MPPT. De este modo se asegura de que haya energía suficiente para alcanzar la frecuencia mínima de bombeo, sin arranques en falso.
Otro requerimiento de esta aplicación es maximizar el aprovechamiento de la energía producida por el campo solar. Para ello, el inversor solar de 100 kW comparte con el variador la alimentación de uno de los grupos de 12 series de módulos, es decir, 99 kW. Los otros 2 grupos de 12 series se dedican exclusivamente al variador. En los montajes con campo solar compartido se debe contemplar alguna medida (normalmente diodos) para evitar la regeneración hacia el campo solar, y asegurar que ninguno de los equipos excede su consumo establecido.
Por último, dada la importancia de la instalación, el cliente solicitó un sistema de monitorización remota para estar informado en todo momento del funcionamiento del sistema. Para ello, se instaló la solución para la monitorización remota de Fuji Electric, compuesta por la pantalla V9 con router VPN integrado, y nuestra aplicación V9-APP-SP, que permite al cliente un acceso remoto desde cualquier dispositivo móvil.
Solución Fuji Electric
Posibilidad de alimentar el variador con CC y/o con CA, sin necesidad de módulos adicionales.
El FRENIC-Ace para Bombeo Solar permite distintas configuraciones de alimentación: alimentación fotovoltaica aislada, alimentación conmutada, e incluso alimentación híbrida (fotovoltaica con apoyo de red eléctrica o generador diésel). En su modo híbrido gestiona automáticamente la energía, priorizando siempre la energía disponible en el generador fotovoltaico.
Amplio rango de soluciones y flexibilidad para satisfacer las necesidades del cliente.
Gracias a la amplia experiencia de nuestro departamento técnico, estudiamos cada proyecto y ofrecemos la solución más adecuada en cada caso. Esto, junto al extenso portfolio de producto, nos permite ofrecer soluciones viables, sea cual sea la peculiaridad del proyecto: diferentes tensiones de bombas, grandes potencias, requerimientos del fabricante de la bomba, etc. Encuentra en Fuji Electric tu principal aliado para llevar a buen puerto tus aplicaciones!
Conectados con el mundo gracias a la solución para monitorización remota de Fuji Electric.
Te ofrece la tranquilidad de saber que la instalación está funcionando perfectamente. En caso contrario te alerta mediante un correo electrónico de cualquier alarma en el variador. Además, incorpora un sencillo programador de riego, y la gestión del control de grupo electrógeno (manual, o asignado a programa de riego). Todo para hacer más cómodo el trabajo de los agricultores, pero también de instaladores y mantenedores!
Distancias de cable a la bomba de hasta 1000 m con nuestros filtros de salida.
El amplio portfolio de Fuji Electric cuenta con una gran variedad de filtros de salida para proteger tu bomba de los efectos adversos de un extenso cableado. De este modo, contamos con filtros dU/dt para distancias de hasta 200 m, y con filtros sinusoidales para distancias de hasta 1000 m.
Equipos instalados
1 ud. FRENIC-Ace para Bombeo Solar de 200 kW – 400 V (FRN0415E2E-4E-CLI-SOL).
1 ud. Reactancia en serie con el bus de CC. Para motor de 160 kW – 400 V (DCRE4-160C).
1 ud. Filtro salida sinusoidal para altas distancias de cable, para motor de 300 A (LC300).
1 ud. Solución para la monitorización remota del bombeo solar. Compuesta por pantalla V9 de 5.7” (V9060iTD) y software de monitorización del bombeo solar (V9-APP-SP).
Instalación de Bombeo Solar en Lidonero
Ventajas de la solución
Control de motores asíncronos y de motores síncronos de imanes permanentes.
Cada vez son más comunes los motores síncronos de imanes permanentes, ya que son energéticamente más eficientes. El FRENIC-Ace para Bombeo Solar permite el control, tanto de motores asíncronos convencionales, como de motores síncronos de imanes permanentes, con el mismo variador.
Diseñado para una vida útil de 10 años.
Gracias a la calidad de los componentes usados en su fabricación, el FRENIC-Ace para Bombeo Solar se presenta como un equipo robusto y fiable. Y por ello se ofrece al mercado con 3 años de garantía.
Funciones específicas para el control del bombeo solar incorporadas en el variador y posibilidad de ampliación con funciones adicionales.
El software de bombeo solar está integrado en la lógica programable del variador FRENIC-Ace para Bombeo Solar. Gracias a ella permite al usuario customizar y añadir otras funciones. Existe un anexo de modificaciones de la versión SP3 con varias funciones adicionales disponibles.
Amplio rango de potencias disponibles, y solución para diferentes tensiones de motor.
Desde 0,4 kW a 280 kW, en trifásica 400 V. Soluciones disponibles para otras tensiones de motor (230 V, 575 V, 690 V, etc.) y potencias superiores a 280 kW. También existe solución integrada en cuadro para grandes potencias.
Resultado obtenido
Como vemos, además de un amplio portfolio de producto y un extenso rango de potencias y tensiones, en Fuji Electric, como especialistas en regulación, nos esforzamos en proporcionar las soluciones más adecuadas a nuestro clientes. No solo ofrecemos un producto robusto y duradero, si no que nos preocupamos de que nuestros equipos se integren con fiabilidad en sistemas complejos. Esto es de especial importancia, sobre todo en proyectos de gran potencia, como lo es este caso de éxito.
En cuanto a la selección de los equipos, para la regulación de la bomba principal se ha optado por un variador de la serie FRENIC-Ace para Bombeo Solar de 200 kW – 400 V, con referencia FRN0415E2E-4E-CLI-SOL. Este equipo proporciona 377 A en modo HND, que permite sin necesidad de módulos adicionales un funcionamiento, tanto en aislada, como en hibrido con el apoyo de la red alterna disponible en la instalación a 400 V. De este modo, se garantiza la disponibilidad de energía para impulsar agua, independientemente de las condiciones climáticas, lo cual era de vital importancia para el cliente.
Así mismo, el dpto. técnico de Fuji Electric definió los parámetros necesarios por el transformador de aislamiento. De esta forma se dimensionó teniendo en cuenta las caídas de tensión hasta el motor, principalmente la que se produce en el filtro de salida sinusoidal necesario, dada la alta distancias de cable a motor. Estas son las especificaciones del transformador: una potencia de 225 kVA, con entrada a 400 V y salida a 1.000 V, permitiendo una tensión y frecuencia variable (25-60 Hz).
Por otro lado, la solución de bombeo solar de Fuji Electric se ha integrado perfectamente en la aplicación, junto al inversor solar, con el fin de maximizar el ahorro. El funcionamiento es el siguiente: se limita la potencia del inversor a 25 kW para priorizar la energía disponible en placas para el variador. Una vez que alcanza dicha potencia, se da orden de marcha al variador y se para el inversor. Cuando el variador alcanza los 50 Hz y se mantiene durante un tiempo prudencial (para evitar arranques innecesarios), se vuelve a arrancar el inversor. Si en cualquier momento el variador baja de los 47 Hz, se vuelve a parar el inversor. De este modo se aprovecha la energía disponible para alimentar con el inversor solar los re-bombeos de la instalación. Así mismo, se vierte a red la energía sobrante, siendo bonificada con hasta 0.10 €/kWh de compensación en el recibo. Toda esta maniobra está automatizada gracias a un sistema desarrollado por ENERPROYECTA, y que consiste en un PLC que realiza la gestión de arranque y paro de cada sistema.
Con el fin de evitar los problemas asociados a una instalación con campo solar compartido, donde además se cuenta con alimentación híbrida, el dpto. técnico de Fuji Electric propuso la instalación de diodos, con las siguientes ventajas asociadas:
– Evitar errores en el conexionado del generador FV.
– Asegurar que cada equipo no exceda su consumo, y evitar regeneración hacia el campo solar.
– Evitar problemas (principalmente con las protecciones) de la parte de alterna.
