Estudio de sostenibilidad con energía fotovoltaica para el abastecimiento de electricidad al sistema de agua del barrio Mariscal Sucre

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Date

2022-11-01

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Universidad Técnica de Ambato. Dirección de Posgrado. Maestría en Energías Renovables.

Abstract

The amount of rain in the Mariscal Sucre neighborhood is insufficient to meet the water demand of the agricultural and livestock sector. Extraction and pumping methods with electricity supply from the distribution network have a high cost, therefore, it is an unsustainable option for the inhabitants. For what makes PV-based solutions more attractive, according to the literature, only about 10% of the total energy produced by PV modules is used to meet the world's water needs. Currently, the water supply for the neighborhood, whether for human consumption and irrigation, is carried out by extracting water from a deep well with the help of an electro-submersible pump, which is fed with energy from the distribution network. The cost of electricity supply in 2015 was around $150, which according to the inhabitants was affordable, but as of 2020, when the rains decreased drastically in the sector, the need for water supply for irrigation was insufficient, so the pump it remained on most of the day, increasing electricity consumption and therefore the increase in energy payments. The objective of this project was to determine the sustainability of the energy supply to the water system with photovoltaic energy, for which it began by calculating the solar resource of the site with the help of available databases, additionally, with the help of the electricity consumption history. Issued by the distribution company (ELECPCO S.A.) from 2015 to 2022, the average consumption profile of a typical day was obtained. To verify the optimal dimensioning of the photovoltaic generator, the analytical method and the PVSYST software were used. The dimensioning was carried out using the criteria of a system isolated from the network, with which the following configuration was determined: 32 solar panels (405 W-STC), a regulator that supports a minimum current of 28.55 A, an inverter with two channels of 6.87 KW minimum, and 60 batteries of 250 Ah for an autonomy of two days recommended in the Ecuadorian Electrical Standard (NEC-11).

Description

La cantidad de lluvia en el barrio Mariscal Sucre es insuficiente para satisfacer la demanda de agua para el sector agrícola y ganadero. Los métodos de extracción y bombeo con el suministro eléctrico de la red de distribución tienen un costo elevado, por tanto, es una opción insostenible para los moradores. Por lo que hace que las soluciones basadas en fotovoltaica sean más atractivas, de acuerdo con la literatura, solo alrededor del 10% de la energía total producida por los módulos fotovoltaicos se usa efectivamente para satisfacer las necesidades de agua en el mundo. En la actualidad el suministro de agua para el barrio ya sea para el consumo humano y regadío se lo realiza mediante la extracción de agua de un pozo profundo con ayuda de una bomba electrosumergible, la misma que es alimentada con energía de la red de distribución. El costo del suministro eléctrico en el año 2015 bordeaba los $150 los cuales según los habitantes era accesible, pero a partir del 2020 que las lluvias disminuyeron drásticamente en el sector, la necesidad del suministro de agua para el regadío era insuficiente por lo cual la bomba permanecía encendida la mayor parte del día, incrementando el consumo eléctrico y por ende el aumento del pago de la energía. El presente proyecto se planteó como objetivo, determinar la sostenibilidad del suministro energético al sistema de agua con energía fotovoltaica, para lo cual se inició calculando el recurso solar del emplazamiento con ayuda de bases de datos disponibles, adicional, con ayuda del historial de consumo eléctrico emitido por la empresa de distribución (ELECPCO S.A.) desde el año 2015 al 2022, se obtuvo el perfil de consumo promedio de un día típico. Para verificar el dimensionamiento optimo del generador fotovoltaico se usó el método analítico y el software PVSYST. El dimensionamiento fue realizado con el criterio de un sistema aislado de la red, con el cual se determinó la configuración siguiente: 32 paneles solares (405 W-STC), un regulador que soporte mínimo una corriente de 28,55 A, un inversor con dos canales de 6,87 KW mínimos, y 60 baterías de 250 Ah para una autonomía de dos días recomendadas en la Norma Eléctrica Ecuatoriana (NEC-11).

Keywords

ENERGÍA SOLAR, SOFTWARE PVSYST, BOMBEO SOLAR, MEDIO AMBIENTE, BATERÍA, FOTOVOLTAICA, IRRADIACIÓN GLOBAL

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