Análise experimental e simulação do comportamento de sistemas fotovoltaicos de abastecimento de água

Abstract

En este trabajo analizamos el comportamiento dinámico de un sistema de abastecimiento de agua. Registros del caudal de agua consumida, del caudal bombeado y de radiación solar colectada fueron obtenidos para un sistema instalado en la región semiárida del estado de Pernambuco (ciudad de Inajá), Brasil, durante dos períodos, a lo largo de los meses de marzo-abril y del mes de julio. La potencia nominal del generador fotovoltaico es 1,1 kW y el nivel estático del pozo es 23,7m. Un sistema de almacenamiento, de 14 m<SUP>3</SUP> de capacidad, permite adaptar el suministro de agua al consumo. El trabajo presenta herramientas metodológicas útiles para estudiar el desempeño del sistema: a) Curva característica del sistema de bombeo; b) Estimativa de la capacidad de bombeo; c) Balance entre consumo y oferta de agua o, su equivalente, variación de la cantidad de agua acumulada en el reservatorio y d) Determinación de parámetros relativos a la capacidad de bombeo y a la capacidad de almacenamiento, que puedem ser utilizados para predecir el comportamiento a largo plazo del sistema. Estimativas realizadas a partir dos valores registrados muestran que el sistema tiene capacidad para bombear 15% más de agua que la cantidad efectivamente bombeada durante el mes de menor radiación solar a lo largo del año (julio). El volumen del tanque de agua es 22% mayor que la demanda. A pesar de que la capacidad de bombeo durante ese mes es mayor que la demanda, y no fue observado deficit durante el periodo analisado, los resultados de una simulación a largo plazo muestran que sistemas con esas características habrán de experimentar déficit en el suministro de agua durante su funcionamiento.

In this paper we analyze the dynamic behavior of a photovoltaic water supply system. Records of the consumed water flow, pumped water flow and collected solar radiation were obtained for a system installed in the semiarid region of the state of Pernambuco (city of Inajá), Brazil, during two periods, along the months of March-April and the month of July. The nominal power of the photovoltaic generator is 1,1 kW and the static level of the well is 23,7m. A storage water tank, of 14 m<SUP>3</SUP> of capacity, enables to match water supply and consumption. The paper presents useful methodological tools to study the performance of the system: a) Characteristic curve of the pumping system; b) Calculation of the water pumping capacity; c) Balance between demand and water supply or, its equivalent, variation of the water volume stored in the water tank and d) Determination of parameters relative to pumping and storage capacity, which allow to predict the long term behavior of the water supply system. Estimates using the measured data show that the system can pump 15% more water than the volume effectively pumped during the month of lowest solar radiation along the year (July). The volume of the water tank is 22% larger than the demand of the same period. Although the pumping capacity during that month is larger than demand, and no water deficit have been observed, results of a simulation show that systems with those characteristics will experience, in the long term, deficit in water supply.