Sistemas fotovoltaicos híbridos de riego con exportación a red

Belouaret, Jaafar (2020). Sistemas fotovoltaicos híbridos de riego con exportación a red. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM), Madrid.

Description

Title: Sistemas fotovoltaicos híbridos de riego con exportación a red
Author/s:
  • Belouaret, Jaafar
Contributor/s:
  • Hogan Teves de Almeida, Rita
  • Navarte Fernández, Luis
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería Electrónica de Comunicaciones
Date: 27 January 2020
Subjects:
Freetext Keywords: Energía fotovoltaica
Faculty: E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM)
Department: Ingeniería Telemática y Electrónica
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

En la actualidad, la mayoría de los sistemas de riego están alimentados por la red eléctrica o por generadores diésel, cuyo precio se viene incrementando en los últimos años. Esta problemática lleva a buscar soluciones alternativas y ventajosas: el empleo de sistemas de riego fotovoltaico (FV) es cada día más económico y rentable ya que la bajada de precio de los paneles solares, en comparación con los primeros años de esta tecnología, apoya cada vez más la idea de invertir en estos sistemas. Asimismo, el riego solar tiene beneficios ecológicos y medioambientales puesto que la energía solar no es contaminante. Por otra parte, el uso de estos sistemas supone a los agricultores una libertad en el sentido de que no dependerán de las tarifas de riego. Los sistemas de riego fotovoltaico tienen como principales componentes el generador fotovoltaico, variadores de frecuencia, motobombas y una balsa o red de riego. Soluciones hibridas, con la red eléctrica o generadores diésel, son imperativas si la red de riego requiere un número de horas de riego más grande que el número de horas en que hay disponibilidad FV. También son una solución interesante si hay picos de riego en un determinado periodo del año, para obtener la confianza del usuario final en el nuevo sistema fotovoltaico, y como estrategia para solucionar problemas asociados a la intermitencia de la potencia FV. El objetivo de este proyecto es estudiar, diseñar y simular la productividad de los dos tipos de sistemas de riego FV híbridos con la red eléctrica: sistemas de riego con presión y caudal constantes, y los sistemas de bombeo a balsa para ver su rentabilidad en comparación con los sistemas que solo utilizan la red eléctrica. Y, posteriormente, también analizar la posibilidad de inyectar a la red eléctrica. Para llevarlo a cabo, se ha diseñado una herramienta en Matlab que permite calcular la aportación FV, la aportación de la red eléctrica y las pérdidas de energía fotovoltaica en los dos tipos de sistemas de riego FV. La herramienta se incluye en SISIFO (el simulador de sistemas fotovoltaicos desarrollado en el Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid). Los parámetros de entrada principales de la nueva herramienta son el periodo de riego y las horas de riego para cada mes de ese período. En el caso de utilizar los periodos tarifarios de la red eléctrica, también se especifica el periodo tarifario elegido. Las pérdidas de energía FV se deben a las limitaciones intrínsecas del sistema de riego: por los meses del año en que no hace falta el riego, por las horas del día en que no es necesario regar y por limitaciones de potencia máxima y mínima impuestas por la moto-bomba instalada. Después de analizar los resultados, se llega a la conclusión de que, para los dos tipos de sistemas, la hibridación entre el FV-red eléctrica reduce sustancialmente el uso de la red eléctrica y, por lo tanto, esto se refleja en una bajada significativa de los costes de electricidad del riego. Por otra parte, para inyectar a la red eléctrica y obtener más beneficios del sistema, hace falta una modificación en el diseño añadiendo otro inversor y un contactor. Abstract: Nowadays, most irrigation systems are powered by the electrical grid or by diesel generators, the price of which has been increasing in recent years. This problem leads to the search for alternative and advantageous solutions: the use of photovoltaic (PV) irrigation systems is becoming more and more economical and profitable as the drop in price of solar panels, compared to the early years of this technology, increasingly supports the idea of investing in these systems. Also, solar irrigation has ecological and environmental benefits since solar energy is non-polluting. Moreover, the use of these systems gives farmers freedom in the sense that they will not be dependent on irrigation tariffs. Photovoltaic irrigation systems have as main components the photovoltaic generator, frequency variators, motor pumps and a raft or irrigation network. Hybrid solutions, with the electrical grid or diesel generators, are imperative if the irrigation network requires a number of hours of irrigation greater than the number of hours that PV is available. They are also an interesting solution if there are irrigation peaks in a certain period of the year, to gain end-user confidence in the new PV system, and as a strategy to solve problems associated with intermittent PV power. The objective of this project is to study, design and simulate the productivity of the two types of grid-bound hybrid PV irrigation systems: irrigation systems with constant pressure and flow, and raft pumping systems to see how profitable they are compared to systems that only use the electric grid. And, later on, also see the possibility of injecting into the electric grid. To do this, a tool has been designed in Matlab to calculate the contribution of the electricity grid and the different types of losses for the two PV systems. The main input parameters are the watering period, the watering hours for each month, and in the case of using the tariff periods, the chosen tariff period is also specified. By losses we mean the PV power/energy that is not used because PV irrigation or pumping is stopped. Therefore, the PV losses studied are of three types: losses outside the monthly irrigation period, losses outside the hourly irrigation period and losses within the irrigation period. After analysing the results, it is concluded that for both systems the hybridization between the PV-grid reduces the use of the electricity grid considerably and therefore this is reflected in lowering electricity costs. On the other hand, in order to inject into the grid and get more benefits from the system, a design modification is needed by adding another inverter and a contactor.

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Item ID: 66541
DC Identifier: https://oa.upm.es/66541/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:66541
Deposited by: Biblioteca Universitaria Campus Sur
Deposited on: 26 Mar 2021 07:20
Last Modified: 26 May 2021 22:30
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