Cómo Funciona
Los paneles FV producen electricidad a partir de la luz solar
usando celdas de silicón, sin partes móviles. Estos han sido producidos en masas
desde 1979. Son tan confiables que la mayoría de los fabricantes suministran una
garantía de 10 años, y una expectativa de vida de 20 años. Estos funcionan bien
en climas fríos o calientes.
Las bombas de agua solares están especialmente diseñadas para
usar energía eléctrica directa generada por los paneles FV. Estos deben trabajar
en condiciones de luz baja a potencia reducida, sin decaer o sobrecalentarse.
Las bombas de baja capacidad usan mecanismos de desplazamiento positivo
(volumétrico) que sellan el agua en las cavidades y la fuerzan hacia arriba. La
capacidad de elevación se mantiene aún con un bombeo lento. Estos mecanismos
incluyen al diafragma, el impulsor y las bombas de pistón. Estas difieren de una
bomba centrífuga convencional que necesita girar rápidamente para funcionar
eficientemente. Las bombas centrífugas se usan en donde se requieren mayores
volúmenes.
Una bomba de superficie es aquella que se instala a nivel del
suelo. Una bomba sumergible es aquella que se hace bajar al agua en un pozo. La
mayoría de los pozos profundos usan bombas sumergibles.
Un controlador de bomba (amplificador de corriente) es un
dispositivo electrónico que se usa con la mayoría de las bombas solares. Este
actúa como una transmisión automática, ayudando a la bomba a encenderse y a no
detenerse al decaer la luz solar.
Puede usarse un rastreador solar para inclinar los paneles FV
a medida que el sol se desplaza en el cielo. Esto incrementa la ganancia diaria
de energía hasta en un 55%. Con más horas pico de luz solar, pueden usarse una
bomba y un sistema eléctrico más pequeños, reduciendo así los costos totales. El
rastreo funciona mejor en climas soleados y despejados. Es menos efectivo en
climas nublados o en los días invernales cortos.
El almacenamiento es importante. Podría requerirse una reserva
para tres a diez días, dependiendo del clima y el uso del agua. La mayoría de
los sistemas usan el almacenamiento de agua en lugar de las baterías. Por
razones de simplicidad y economía. Un interruptor de flotación puede desactivar
la bomba cuando el tanque de agua se llena, para evitar derrames.
Comparado con los molinos de viento, las bombas solares son
menos costosas, y más fáciles de instalar y mantener. Estas suministran un flujo
constante de agua. Pueden instalarse en valles y en áreas boscosas donde la
exposición al viento es pobre. Un panel FV puede colocarse a cierta distancia de
la bomba misma, aún a cientos de metros de distancia (100 m).
Puede usarse un rastreador solar para inclinar los paneles FV
a medida que el sol se desplaza en el cielo. Esto incrementa la ganancia diaria
de energía hasta en un 55%. Con más horas pico de luz solar, pueden usarse una
bomba y un sistema eléctrico más pequeños, reduciendo así los costos totales. El
rastreo funciona mejor en climas soleados y despejados. Es menos efectivo en
climas nublados o en los días invernales cortos.
El almacenamiento es importante. Podría requerirse una reserva
para tres a diez días, dependiendo del clima y el uso del agua. La mayoría de
los sistemas usan el almacenamiento de agua en lugar de las baterías. Por
razones de simplicidad y economía. Un interruptor de flotación puede desactivar
la bomba cuando el tanque de agua se llena, para evitar derrames.
Comparado con los molinos de viento, las bombas solares son
menos costosas, y más fáciles de instalar y mantener. Estas suministran un flujo
constante de agua. Pueden instalarse en valles y en áreas boscosas donde la
exposición al viento es pobre. Un panel FV puede colocarse a cierta distancia de
la bomba misma, aún a cientos de metros de distancia (100 m).
Para qué se usan:
Abrevamiento de ganado: Los ganaderos en América, Australia y
Sudáfrica son usuarios entusiastas de las bombas de agua solares. Sus fuentes de
agua están dispersasen amplias áreas en las cuales las líneas eléctricas son
escasas o existentes, y los costos de transporte y mantenimiento son altos.
Algunos rancheros usan las bombas solares para distribuir el agua a lo largo de
varios kilómetros (hasta 5 Km.) de tuberías. Otros usan sistemas portátiles,
llevándolos de una fuente de agua a otra.
Irrigación: Las bombas solares se usan en granjas pequeñas,
huertos, viñedos y jardines. Es más económico bombear directamente del panel FV
(sin baterías), almacenar agua en un tanque, y distribuirla por flujo de
gravedad. Donde se requiera la presurización, las baterías de almacenamiento
estabilizan el voltaje para distribución y flujo consistentes, y podría eliminar
la necesidad de un tanque de almacenamiento.
Agua para uso doméstico: Las bombas solares para casas
privadas, villas, clínicas, etc. Una bomba de agua puede alimentarse con su
propio panel FV, o a través de un sistema principal que alimente las luces y los
electrodomésticos. Puede usarse un tanque de almacenamiento elevado, o una
segunda bomba llamada bomba impulsora, la cual puede suministrar presión de
agua. O, el sistema principal de baterías puede suministrar el almacenamiento en
lugar de un tanque. El atrapar el agua de lluvia puede suplir el bombeo solar
cuando la luz solar es escasa. Para diseñar un sistema, es importante tener una
idea general de las necesidades y considerar todos los recursos.
Pensando en pequeño
No existen límites para el tamaño de las bombas solares. Pero,
éstas tienden a ser más competitivas en instalaciones pequeñas donde los motores
de combustión son menos económicos. Las bombas solares más pequeñas requieren
menos de 150 vatios, y pueden elevar agua desde profundidades superiores a 65
metros a 5,7 litros por minuto. Ud. se sorprenderá del desempeño de un sistema
tan pequeño. En un día soleado con 10 horas de luz solar, la bomba puede elevar
3.400 litros. Eso es un suministro suficiente para varias familias, ó 30 cabezas
de ganado, ó 40 árboles frutales.
El bombeo solar lento nos permite utilizar fuentes de agua de
bajo rendimiento. También reduce el costo de tuberías muy largas, ya que pueden
usarse tubos de diámetro pequeño. La longitud de la tubería tiene poca
influencia sobre la energía requerida para bombear, por lo que el agua puede ser
impulsada a grandes distancia a bajo costo. Las bombas solares pequeñas pueden
instalarse sin necesidad de equipo pesado o herramientas especiales.
La forma más efectiva de minimizar el costo del bombeo solar
es minimizando la demanda de agua a través de la conservación. La irrigación por
goteo, por ejemplo, puede reducir el consumo a menos de la mitad que con los
métodos tradicionales. En los hogares, los sanitarios con bajo consumo de agua
pueden reducir el uso doméstico total a la mitad. La eficiencia en el uso del
agua es una consideración primaria en la economía del bombeo solar.
Enfoque su Diseño Cuidadosamente
Cuando están presentes un generador u otra fuente principal,
usamos una bomba relativamente grande y encenderla sólo cuando sea necesario.
Con las bombas solares, no podemos darnos ese lujo. Los paneles FV son costosos,
por lo que debemos determinar su tamaño de forma exacta. Es como arreglar un
traje a la medida; Ud. necesita tener todas las medidas.
Aquí están algunas orientaciones para los datos que necesitará
para determinar sus necesidades, para diseñar un sistema, o solicitar una
proforma de un proveedor.
Cuestionario para el Diseño de una Bomba Solar
Ahora, determinaremos si es mejor una bomba sumergible o una
bomba de superficie. Esto se basa en la naturaleza de la fuente de agua. Las
bombas sumergibles están adaptadas tanto para pozos profundos como para fuentes
de agua superficiales. Las bombas de superficie sólo pueden bombear agua desde
una profundidad de 20 pies (6 m) por debajo del nivel del suelo, pero pueden
bombearla fácilmente colina arriba. Donde pueda usarse una bomba de superficie,
esta será menos costosa que una bomba sumergible, y hay a disposición una gran
variedad de ellas.
Ahora, necesitamos determinar la tasa de flujo requerida. Esta
es la ecuación en términos bastante simples:
Galones (metros cúbicos) por hora = galones (metros cúbicos)
por día/ horas pico de luz solar disponibles por día.
Las horas de luz solar pico se refiere a las horas
equivalentes promedio de energía solar recibida por día. Estas varían con la
ubicación y la estación del año. Por ejemplo, en el árido centro-oeste
norteamericano el promedio es de 7 horas en el verano y disminuye a 4,5 horas
pico a mediados del invierno
Ahora, nos referiremos a nuestros gráficos de desempeño para
el tipo de bomba más adecuado. Estos especifican el tamaño y configuración
(voltaje) del panel solar necesario para hacer funcionar la bomba.
Introducción Práctica a las Bombas de
Agua Solares, baterias, energia solar, electricidad, celdas solares