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BOMBEO SOLARMarzo 2014
1 Introducción SD700 SP
2 Modo de Operación
4 Introducción Hidráulica
5 Bombas sumergibles
6 SD700SP LCoW
7 SD700SP Informe del pedido
8 SD700SP Ejemplo
3 Introducción FV
01 Introducción / ¿Qué es el bombeo solar?
El bombeo solar es la propulsión de bombas con la energía generada por el parque solar fotovoltaico
¿ QUÉ ES EL BOMBEO SOLAR?
TOPOLOGÍA SD700SP
01 Introducción/ Topología SD700SP
TOPOLOGÍA SD700 SP
01 Introducción / Topología SD700SP
Variador SD700SP
Fusibles AC
Seccionador AC
Seccionador DC
Fusibles DC
Conexiones
MODOS DE OPERACIÓN
02 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: AISLADO
02 Modos de Operación/ Aislado y conectada a red
Mínima potencia de operación de la instalación (30Hz-50Hz) Máxima potencia instalación
(50Hz)
PANEL FOTOVOLTAICO
03 Introducción Fotovoltaica
PANEL FOTOVOLTAICO
03 Introducción Fotovoltaica
DISEÑO MANUAL - CAMPO FOTOVOLTAICO
03 Introducción Fotovoltaica
Paneles en Serie - Definir Máxima Tensión Circuito Abierto VCA y VMPPT
Paneles en paralelo - Definir Máxima Corriente cortocircuito Icc:
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
Tmin (location) = -8ºC
V MPPt = 17x 35.5VCA +[1+ ((- 33ºC) x ( - 0.0045/ºC))] = 733 Vcc > 565Vcc ¡Alerta! [1]
V MPPT = #Serie x VMPPT (25ºC) x [1+ At (TminºC - 25ºC ) x Coef VMPPT (Tº))]
Máxima Corriente CC: < 200A (Talla 3 SD700SP-CU)
ICC = #String x ICC (25ºC) x [1+ At (TmaxºC - 25ºC ) x Coef ICC (Tº))]
Tmax (location) = 42ºC
ICC = 22 x 8.35A x [1+ (20ºC) x ( 0.0006/ºC))] = 185A < 200A
Potencia Pico del Parque- PMPPT:
Máxima Potencia Pico (kWp): 1.5 PAC (SD7SP0115 5) = 75kW
PMPPT = #String x #Serie x PMPPT = 17 x 22 x 280 = 104kWp
AC:DC = 104kWp/75kW = 1.38
[1] Vmppt elevada puede causar daños en el motor consulte Power Electronics sobre limitaciones de instalación.
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%.
04 Introducción Hidráulica
Altu
ra e
stát
ica
20 m
etro
s
0
Head in m H2O
H-Qcurves
Curvas sistema
10 20 30 Q Caudal m3/min
CAUDAL
100%50%0
Altura en 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
10 20 30100%50%
100%90%80%70%60%50%
Curvas H-Q
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
CONTROL VÁLVULA VS VARIADOR DE VELOCIAD - DESCRIPCCIÓN
kWP 10050 kWPP 25150
403
5040 .
3
35 50
3534.3
50P P kW
04 Introducción Hidráulica
VARIACIÓN DEL RENDIMIENTO Y POTENCIA DE LA BOMBACON LA VARIACIÓN DE VELOCIDAD
50% 60%70%
80%85%
80%
88%87%
85%
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
0
N = 1480 RPM
Curvas Rendimiento
Curvas H – Q
Curvas de Sistema
10 20 30 40Q caudalm3/min
04 Introducción Hidráulica
Q (m3)
Altu
ra (
bar)
Q (m3)
Altu
ra (
bar)
MÍNIMA FRECUENCIA DE ARRANQUE Y MÍNIMA TENSIÓN MPP
CURVA -A CURVA -B
Altura Min.
Altura Min.
50 Hz
40 Hz
30 Hz
20 Hz
50 Hz
40 Hz
30 Hz
Curvas con gran pendiente ofrecen buena regulación y una
menor frecuencia de arranque Mejor regulación genera mayor ahorro
Curvas planas ofrecen peor regulación y mayores
frecuencias de arranque
El ahorro energético está limitado por el rango de regulación
𝑃2 = 𝑃1 ·൬2050൰3 = 𝑃1 · 0.064 𝑃2 = 𝑃1 ·൬4050൰3 = 𝑃1 · 0.512
04 Introducción Hidráulica
TOPOLOGÍA BOMBA SUMERGIBLE
Rodetes
Toma de agua
Eje bomba
Motor
Cojinete axial
Impulsión de agua
Camisa de refrigeración
Camisa motor
05 Bombas Sumergibles
CONSIDERACIONES BOMBAS SUMERGIBLES
TIPO Y LONGITUD DE CABLE A MOTOR
REFRIGERACIÓN BOMBA
REFRIGERACIÓN COJINETE AXIAL
CONFIGURACIÓN VARIADOR
05 Bombas Sumergibles
SD700 – TIPO DE CABLE RECOMENDADO
Deseado - Hasta 300m Compatible – Hasta150m
05 Bombas Sumergibles
FORMA DE ONDA FLANCO TENSIÓN
Competidores
SD700 ESTÁNDAR
NO TODOS SON IGUALES
05 Bombas Sumergibles
MÁXIMA TENSIÓN DE PICO ADMISIBLE CURVAS EN TERMINALES MOTOR AC
10m
20m30m 50m 100m
Tiempo de subida (µs)0.1 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.20.40.30.2
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
Ejemplo test SD700 con cable de cobre reforzado de 415V
IEC 60034-25 Curva B(sin filtros con motores
hasta 690V AC)
NEMA MG1 Pt31 en redes a 600V
IEC 60034-25 Curva A(sin filtros con motores hasta 500V AC)
IEC 60034-17
NEMA MG1 Pt31 red de 400V
2.15kV
1.86kV
1.56kV
1.35kV
1.24kVTen
sión
de
pico
(kV
)
200m
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 geometryAUMENTA CAP. REFRIGERACIÓN
Menor factor entre el diámetro del pozo respecto el diámetro de la bomba
Entrada de agua
Vel
ocid
ad r
efrig
erac
ión-
V (
m/s
)
Mayor diámetro de motor (mm)
Mayor coeficiente convección (W/mm2)
Forma del pozo y acuífero
REDUCE CALOR GENERADO
Baja temperatura de agua (ºC) Menor carga de la bomba (AP)
Reducción velocidad bomba (Hz)
Dw
Dp
Mayor flujo de agua (Q)
Q (
m3/
s)T (ºC)
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
05 Bombas sumergibles
VSD OPERACIÓN Y AJUSTE
Existe válvula anti-retorno en la
bomba?
SI
NO
Existen orificios de alivio de agua?
SI
NO
Cuanto tarda en vaciarse la tubería?
- Arranque suave tras el vaciado de la tubería.
- Paro suave para eliminar el golpe de ariete.
Arranque y paro con tubería llena (Arranque en carga)- CASO 1 1
Existe una válvula anti-retorno en la base del pozo?
SI
NO
Arranque en vacío hasta la válvula y rápido transitorio posterior - CASO 3
Arranque y paro suave– CASO 2
3
2
05 Bombas sumergibles
ARRANQUE Y PARO CON TUBERÍA LLENAM
in A
ltura
- A
P
Q (m3)
Tiempo (s)
Vel
ocid
ad b
om
ba (
Hz)
Altu
ra (
bar)
50
40
30
20
10
0
Bomba Instalación
50Hz
40Hz
30Hz20Hz
10Hz
Q min (refrigeración cojinete axial)
Min Altura
Rampa rápida– Mínimo caudal
2s 4s- 7200s
Rampa lentaControl golpe de
ariete
1s30s
1
Rampa lenta- Rango control de caudal - Reducción de impulsión de
arena.
Rampa rápidaParada de bomba
05 Bombas sumergibles
ARRANQUE Y PARO EN VACIOM
in A
ltura
- A
P
Q (m3)
Tiempo(s)
Vel
ocid
ad b
om
ba (
Hz)
Altu
ra (
bar)
50
40
30
20
10
0
Bomba Instalación
50Hz
40Hz
30Hz20Hz
10Hz
Q min (Refrigeración cojinete axial)
Min Altura
Rampa lenta- Rango control de caudal - Reducción de impulsión de
arena.
4s- 7200s
Rampa lentaControl golpe de
ariete
1sec
2
Rampa rápida– Mínimo caudal
1s
4s- 7200s
05 Bombas sumergibles
Q (m3)
Time (s)
Vel
ocid
ad b
om
ba (
Hz)
Altu
ra (
bar)ARRANQUE Y PARO EN VACIO CON TRANSITORIO
Min
Altu
ra- A
P
50
40
30
20
10
0
Bomba Instalación
50Hz
40Hz
30Hz
20Hz
10Hz
Q min (Refrigeración cojinete axial)
Min Altura
Rampa lenta- Rango control de caudal - Reducción de impulsión de
arena. Rampa lentaControl golpe de ariete
1sec
3
Rampa rápida– Mínimo caudal
1s
4s- 7200s
Altura Instalación
4s- 7200s
Rápida rampa de transitorio– Apertura de válvula anti-retorno
1s 4s- 7200s
05 Bombas sumergibles
SD700SP Sólo Red
06 SD700SP LCoW / Sólo Red
Sistema hidráulico:
o Potencia de la bomba: 15kW - 200kW (T3, T4, T5) > Consultar
o Voltaje/line de la bomba: Desde 230Vac hasta 400Vac.
o Frecuencia Mín (Hz): Sin restricción
o Potencia Mín(kW): Sin restricción
Dimensionamiento de la Planta Fotovoltaica:
o Max DC Tensión: 900Vdc
o MPP tracking: No, Tensión DC fija
o MPPt rango: Vmppt = sqrt(2) · Vac + 5V
Vmppt_230Vac= 1.41 · 230 +5V = 329V
Vmppt_400Vac= 1.41 · 400 +5V= 569V
o Potencia arranque: Sin restricción
o Maxima corriente Icc Función de la talla
Resultado:
Ahorro de Energía: kWh/ por año
Gas/ Electricidad coste: €
Sistema Hidráulico:
o Potencia de la bomba: Desde 15kW - 200kW (T3, T4, T5)
o Tensión bomba/línea: Desde 230Vac hasta 440Vac.
o Frecuencia Mín(Hz): Requerida. Modelo sistema hidráulico
o Potencia Mín (kW): Requerida. Modelo sistema hidráulico
Dimensionamiento sistema solar:
o Tensión Máx DC: 900Vdc
o Seguimiento MPP : Si
o Potencia arranque: Min Potencia(kW)
Resultados:
o Potencia (kW): kW Valores horarios (Herramienta PV sys)
o Consumo especifico: Múltiples valores – Depende de curva de arranque.
06 SD700SP LCoW / Asistido
SD700SP Asistido
06 SD700SP LCoW / Dimensionado PV
SD700SP Asistido/ Hydraulic Sizing- Bombeo contra pozo
50% 60%70%
80%85%
80%
88%87%
85%
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
0
N = 1480 RPM
Curvas de Eficiencia
Curva H – Q
Curva Sistema
10 20 30 40Q Caudal
m3/min
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
Power PCA – Caudal de trabajo
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.
Frecuencia Mín. (42.5Hz)Potencia Mín.(25kW)
Caudal nominal, altura y potencia de la Bomba y Selección del SD700SP
Supuestos:
06 SD700SP LCoW / Dimensionado PV
SD700SP Asistido/ Dimensionado PV
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.
PV Sys – Caudal de Trabajo
P salida Eff (%)
0% 0
10% 96.5%
30% 98.0%
50% 98.2%
70% 98.6%
90% 98.5%
100% 98.5%
06 SD700SP LCoW / PV sizing
SD700SP Asistido / PV rendimieto
Tensión mínima
Mínima potencia
Sensor de radiación
06 SD700SP Informe de pedido
SD700SP Informe de pedidoProyecto Solar Pumping Project Bomba Bomba sumergible Localización EgiptoControl 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 : -10ºCTemperatura Máx. Ambiente : +45ºCGrado de Protección : IP54 Instalación IndoorUnidades :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_ ADatos de la planta Primer Nivel Panel tipo : BYD 255 6C
Nº de paneles en serie : 24Nº of String por caja : 22Desconexión en carga : SÍCombiner box fuse rating : 12A
Segundo Nivel Número de combinación de cajas : 3Fusible protección 50ADisconector en carga : YES
AC Power Supply Protections (if needed) Desconector en carga AC : YESFusibles de Protección de Semiconductores AC : YES
Sensor Irradiación : :Included Señales E/S 6 DI, 3 DO, 2 AI, 2AO, 1 PTC, 1 PT100. (Other available under request) Comunicación : RS485 – Modbus RTUPulsadores de puertas : OpcionalPilotos de la puertas : OpcionalResistencias eléctricas : OpcionalHygrostat : Opcional
06 SD700SP Ejemplo
SD700SP Caso de estudio T4
• Bomba: 1x 110kW• SD700SP: 1x SD7SP Talla 3• Accesorios:
• Seccionador AC• Seccionador DC• fusibles DC dimensión planta PV
06 SD700SP Ejemplo
SD700SP Caso de estudio
• Bomba: 3x 55kW• SD700SP: 1x SD7SP Talla 3• Accesorios:
• Seccionador AC• Seccionador DC• fusibles DC dimensión planta PV
POWER ELECTRONICSGracias por su atención
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