Evaluación del uso de energía solar fotovoltaica-eólica para la impulsión de un sistema de abastecimiento de agua en un centro poblado rural - Ilave

Abstract

El acceso al agua potable es complejo en muchas regiones donde la disponibilidad de la energía proveniente de la red es limitada. El uso de energías provenientes de combustibles fósiles es, en esos casos, el más ampliamente difundido para la extracción y traslado de líquido hasta los lugares de almacenamiento y consumo. Lo anterior implica por lo general costos de operación y mantenimiento sumamente altos, que en muchas ocasiones no pueden ser pagados por los usuarios. Este tipo de situaciones somete a muchas comunidades a los estragos de la sequias, o bien a utilizar fuentes de agua superficiales altamente contaminadas y perjudiciales para la salud. El presente trabajo presenta la evaluar el uso de energía solar fotovoltaico-eólico para la impulsión de un sistema de abastecimiento de agua en la zona rural del distrito de Ilave. Donde se ha evaluado el recurso potencial solar y eólico, siendo la radiación solar promedio anual de 6.94 kWh/m2/día y la velocidad del viento promedio anual de 3.01 m/s , si comparamos la energía total generada por la turbina a partir de la velocidad del viento (296.86 Wh/día) con la energía generada por el panel fotovoltaico (4750 Wh/día), se puede concluir que la generación eólica no es viable en esta zona. La evaluación en el aspecto técnico del sistema optado que es la impulsión de agua con energía solar fotovoltaica con una poblacional de 158 habitantes con caudal promedio diario de 0.17 l/s, diseñando los elemento del sistema de abastecimiento de agua potable se tiene una cisterna para la impulsión con una capacidad de 15m3 , una línea de impulsión desde la estación de bombeo hasta el reservorio apoyado de regulación y almacenamiento, tiene una longitud de 570.87 m con una tubería PVC .SAP C-10 de 2” . Se ha seleccionado la bomba sumergible modelo Grundfos SQF 3A-10 donde su motor eléctrico puede operar a un voltaje comprendido entre 30 y 300 Vcc y con una corriente máxima de 8.4 A. Tomando en cuenta las características eléctricas del módulo solar IS – 150/12, la corriente de máxima potencia es 8.7 A. Por lo tanto, los módulos fotovoltaicos sólo podrán conectarse en serie. La potencia de la bomba se ha seleccionado atreves de un diagrama que está en función de la altura dinámica total de 65.73m y el caudal de bombeo instantáneo de 2.95 m3/h donde se puede deducir que se necesita una potencia aproximada de 1290 W para accionar la bomba. La potencia de salida del generador fotovoltaico debe ajustarse a las ofertas comerciales disponibles. Para el presente proyecto se consideran los módulos fotovoltaicos de la firma ISOFOTON modelo IS – 150/12 de 150 Wp cada uno, cuyas características eléctricas (1000 W/m2, 25°C célula, AM 1.5) de 1650 Wp que equivale a 11 paneles. Adoptando con un controlador de IO 101 SQFlex es un interruptor on/off (arranque/parada) para conectar y desconectar la tensión de alimentación del sistema manualmente, por ejemplo cuando no se necesita agua o hay que reparar el sistema. El estudio de evaluación económica del proyecto con todos lo elemento del sistema de abastecimiento de agua potable con energía solar fotovoltaica con un costo inicial de S/. 130,713.00, obteniendo a lo largo de 20 años los costos de operación y manteniendo de S/. 325,075.75 a comparación del uso de energía convencional de un costo inicial de S/. 138,441.36, obteniendo a lo largo de 20 años los costos de mantenimiento y consumo de energía eléctrica de S/. 633,806.64, donde podemos optar la energía solar fotovoltaica es más factible a lo largo del tiempo a comparación de la energía convencional. También se terminó el costo de generación de energía solar que asciende un 0.46 S/./kW-h a comparación de la energía convencional de 0.86 S/./kW-h Según las los resultados obtenidos en las evaluaciones realizadas tanto técnico como económico del presente estudio se puede observar que la alternativa solución para el abastecimiento de agua potable por bombeo para un sector de C.P de Fharata Copani es la utilización de la energía Solar debido a que con la utilización de energía solar la operación y mantenimiento es más sencilla que el otro sistema convencional y no requiere de muchos gastos económicos para el mantenimiento a lo largo de su vida útil.