Bombas de agua solares

- Jul 29, 2020-

Fuente: solarmagazine


Las bombas mecánicas tienen muchos usos hoy en día. Son comunes en el bombeo de agua de pozos, filtrado de acuarios, filtrado de estanques y aireación. Cuando se trata de bombas de agua, el uso principal de este dispositivo es el intercambio de fluidos como el agua.


Desde la agricultura hasta la industria energética, las bombas se encuentran en una amplia gama de aplicaciones. El principio de funcionamiento principal de una bomba de agua depende básicamente del principio de desplazamiento positivo y la energía cinética que ayuda a empujar el agua.


Solar Well Pump Running by Consuming Solar PV Electricity


Las bombas de agua solares son un concepto relativamente nuevo en mecánica. Un sistema de bomba de agua solar se ve comúnmente en usos residenciales y comerciales, así como para el riego de tierras agrícolas.A través de paneles solares, la bomba puede eliminar el costo de la energía y proporcionar una opción más factible que utiliza energía del sol (y no mecanismos de combustión) para bombear agua.


Introducción del riego con energía solar para áreas pobres y remotas

En tiempos en los que el mundo entero escambiando a solar, el uso de la energía del sol en los sistemas de bombeo de agua puede ayudar y acelerar significativamente el desarrollo de la agricultura en los países africanos y muchas otras áreas remotas pobres. Este concepto se conoce como riego con energía solar y se utiliza en muchas regiones hoy en día.


African Women Filling and Transporting Water Bottles to Irrigate Crops on Their Farms

La verdad es que la energía solar podría ser la forma más fácil para que los agricultores produzcan energía, especialmente para aquellos que viven de las redes eléctricas con una infraestructura deficiente en sus hogares. Por lo tanto, el uso de bombas de agua solares en la agricultura se está volviendo cada vez más popular. El concepto de riego solar representa un círculo virtuoso: cuando el sol brilla, alimenta el sistema de riego y alimenta los cultivos que dependen del agua cuando hace sol. Por lo tanto, se libera una gran cantidad de energía justo en el momento en que más se necesita.


El riego solar es un concepto que funciona mediante bombas de agua solares. A continuación, los describimos en detalle.


¿Qué es una bomba de agua solar y cuáles son los tipos más populares?

Como comentamos antes, las bombas solares presentan una alternativa limpia, simple y energéticamente eficiente a los conjuntos de bombas tradicionales eléctricos y accionados por combustible. Son parte de un enfoque ecológico en la agricultura y se pueden utilizar para explotar todas las regiones, ya sean desarrolladas o pobres.


Debido a su inmenso potencial de uso productivo y productividad agrícola, las bombas de agua solares están impulsando cada vez más proyectos agrícolas. Sabiendo queEl 40% de la población mundial depende de la agricultura como su principal fuente de ingresos, el acceso al agua sigue siendo una lucha constante para muchas personas.Esto es lo que la energía solar pretende cambiar e introducir un futuro rentable para alrededor de 500 millones de pequeños agricultores en todo el mundo.


Los componentes principales de un sistema de bombeo solar incluyen una matriz fotovoltaica (PV), una bomba motoranda eléctrica. Los sistemas de bombeo de agua solar, por otro lado, se clasifican como sistemas de corriente continua (CC) o de corriente alterna (CA) según la capacidad de su motor. Recientemente, también se presentó el concepto de motores de CC sin escobillas (BLDC) para aplicaciones de bombeo solar de agua.


Clasificación y tipos de bombas solares.

Cuando se trata de sistemas de bombeo solar autónomos, la principallos tipos incluyenBombas rotativas y de desplazamiento positivo. Las bombas centrífugas son la opción común para la rotación y están diseñadas para aplicaciones de cabezal fijo. Su rendimiento aumenta en proporción a su velocidad de rotación.

Además, las bombas también se clasifican como sumergibles y de superficie, según su ubicación (bajo el agua y por encima de la línea de flotación).



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Representación de bombas sumergibles y de superficie.
Fuente: [Informe] Hoja de ruta de tecnología de bombas de agua solares

Con todo, el aspecto principal relacionado con la eficiencia de una bomba de agua solar se basa en tres variables que incluyen presión, flujo y potencia de entrada a la bomba. La eficiencia de cable a agua es la métrica de uso común que determina la eficiencia general de una bomba de agua solar (como la relación entre la energía hidráulica que sale de la tubería y la energía que pasa por los cables eléctricos a través de paneles solares).


Por qué las bombas de agua alimentadas por energía solar son la forma ideal de impulsar la agricultura en áreas remotas (y África)

Una bomba de agua alimentada por energía solar es un concepto que respeta el medio ambiente. Más importante aún, es un concepto que elimina las redes eléctricas o los combustibles fósiles utilizados para bombear agua del suelo. A continuación, enumeramos las ventajas y desventajas de su uso.


Ventajas de las bombas de agua solares

La primera ventaja de las bombas solares es que son confiables en áreas regionales y remotas. Un ejemplo perfecto de esto es África, que es una de las regiones remotas más pobres del mundo con abundancia de agua, pero también la región más dominante en lo que respecta a la mayoría de los días de sol del año. Por otro lado, se cree que África posee9% de los recursos de agua dulce del mundolo que se traduce en alrededor de 4.000 km3 de agua al año. El despliegue de bombas de agua solares en África es, por tanto, la alternativa perfecta a cualquier otra fuente basada en combustibles, y una alternativa que puede estimular la vida en todas las partes de este continente.


Standalone Solar Water Pumping System for Agricultural Irrigation in Operation


Fáciles de transportar y reubicar, las bombas de agua solares se pueden organizar según las necesidades de la granja y tienen costos operativos extremadamente bajos. Ambas son ventajas importantes, junto con su rentabilidad a largo plazo, y muestran que un sistema de bombeo de agua solar es la solución perfecta para regiones con días soleados y mucha agua en sus terrenos.


Principales desventajas

La principal desventaja de implementar una bomba de riego con energía solar para la agricultura es su costo (inversión inicial). Aunque depende de la potencia de la bomba específica, una bomba solar de 120 vatios que promete producir 2100 galones de agua por día se puede encontrar en los mercados en línea desde alrededor de US $ 235. También se puede encontrar un sistema completo para una bomba de riego con energía solar basada en una bomba por alrededor de $ 498. En otros sitios como eBay, los precios de kits como estos son relativamente los mismos.

Obviamente, existe una gran diferencia entre implementar una bomba de agua solar para su hogar y una para un proyecto agrícola. Los diferentes tipos, tamaños y necesidades conllevan costos diferentes. Hay modelos más baratos y costosos, pero el costo promedio de las bombas de agua solares es generalmente alto, considerando el hecho de que muchas de ellas deben implementarse para un riego efectivo. Con todo, en comparación con el costo de los combustibles fósiles y otros tipos de energía, la energía solar sigue siendo un ganador a largo plazo.

Además de esto, la energía solar en la agricultura también depende mucho del clima. Aunque la energía solar todavía se puede recolectar durante los días nublados y lluviosos, la eficiencia de un sistema solar disminuye. Es por eso que los sistemas de riego solar se utilizan mejor en regiones con mucha luz solar.


¿Vale la pena invertir en bombas de agua solares?

Una cosa importante a tener en cuenta cuando se trata de bombas solares y sistemas de riego es el hecho de que sus costos se han reducido significativamente en los últimos años.De acuerdo aSegún una nueva investigación de la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA), habrá una reducción de costos del 59% para la electricidad generada por energía solar fotovoltaica para 2025 en comparación con los precios de 2015.


Como tal, la viabilidad económica de estos sistemas varía para diferentes regiones y áreas, principalmente dependiendo de las condiciones del sitio, cultivos y mercados.Una infografiadel Banco Mundial muestra que en 1997, el precio medio de la instalación de energía solar por vatio era de 76 dólares. En 2015, ese precio fue de $ 0.3, lo que muestra claramente la caída de los precios. Ahora, un panel solar tiene una vida útil promedio de 25 años y, en comparación con el bombeo diesel, carece de combustible y presenta menos operación y mantenimiento. La única desventaja es su costo inicial, que es aproximadamente dos veces mayor en comparación con los sistemas de bombeo de agua diesel.


El precio también es un diferenciador clave cuando se trata de rendimiento de la inversión (ROI). El aspecto clave que determina la viabilidad económica (el factor asociado con el valor de las bombas de agua solares como inversión) es cómo se comparan los sistemas de energía solar con otras formas de energía.



20 Year Life Cycle Cost Comparison Between Solar-Powered Water Pumps and Traditional Fuel-Driven Pumps
Comparación del costo del ciclo de vida de 20 años entre las bombas de agua alimentadas por energía solar y las bombas de combustible tradicionales.
Fuente: Hoja de ruta de tecnología de bombas de agua solar


En general, las bombas diesel tienen un bajo costo de inversión inicial, pero también están asociadas con altos costos de operación y mantenimiento, sin mencionar su impacto negativo sobre el medio ambiente y la ecología. En contraste con esto, un sistema de bombeo de agua solar tiene mayores costos de inversión pero menores costos de mantenimiento y operativos.


Entonces, la conclusión clave de la pregunta "¿vale la pena?" Es la siguiente ...


Si vive en una región con mucho sol y mucha agua subterránea, definitivamente se recomienda un sistema de bombeo de agua solar. A pesar de los costos de instalación iniciales, los costos de mantenimiento más bajos y una vida útil más larga le brindarán un sistema en funcionamiento en poco tiempo, agua limpia y muchos beneficios a largo plazo.


Cómo comprar una bomba de agua solar eficiente

Como mencionamos anteriormente, los costos de inversión asociados con la compra de bombas de agua solares están disminuyendo en los últimos años. Sin embargo, los factores que influyen en la eficiencia de una bomba de agua solar son numerosos e incluyen:

  • Viabilidad económica

  • Acceso al dinero

  • Instalación, operación y mantenimiento

  • Estandarización y control de calidad de productos y servicios

  • Administracion del Agua

  • Justicia social

Teniendo en cuenta estos factores, podemos decir que el bombeo de agua solar puede proporcionar importantes beneficios ambientales y socioeconómicos a nivel agrícola y nacional. A nivel de finca, la tecnología puede representar una fuente confiable de energía en áreas remotas, y especialmente en áreas que no están conectadas a la red eléctrica o que carecen de un suministro regular de combustibles líquidos. A nivel nacional, el bombeo de agua solar puede ayudar a estabilizar, aumentar y diversificar la producción agrícola, que es la base de la mayoría de las economías de los países africanos.


Por definición, un sistema de bombeo de agua eficiente con energía solar es aquel que recibe mucha luz solar y se instala específicamente para las necesidades de la granja.


En un mundo donde existe una crisis energética actual,hay un impulso fuertehacia las energías renovables. A pesar de los costos que son relativamente más altos, la eficiencia real de los sistemas solares se ve en su uso a lo largo de los años. Como opción de energía renovable, la explotación de la energía solar es una opción valiosa.


El foco de la implementación del bombeo de agua solar está obviamente puesto en Sudáfrica y regiones con un desarrollo económico deficiente pero con mucha luz solar. Junto con las condiciones ambientales adecuadas, la cantidad adecuada de paneles fotovoltaicos y controladores y la configuración de instalación correcta de almacenamientos de energía, convertidores, inversores, bombas y motores, el sistema de bombeo de agua solar puede presentar una granja y una nación con numerosos beneficios.


La conclusión

Si está pensando o considerando las aplicaciones de la energía solar para la agricultura, los beneficios son numerosos. Con la capacidad de bombear agua para riego durante el clima seco y soleado en las regiones que más lo necesitan, paneles como estos se pueden instalar fácilmente y permiten que las bombas funcionen en pozos de muy bajo rendimiento, ofreciendo una vida útil más larga y mucha energía en el largo plazo.