Introducción: En un sistema de riego por goteo que funciona con energía solar, la electricidad se genera mediante paneles solares fotovoltaicos (PV) y se utiliza para operar bombas para la extracción, levantamiento, y distribución de agua de riego.
El aumento de la población y su demanda de agua y energía han provocado una gran tensión en los recursos hídricos y energéticos del mundo. Como consecuencia, se ha vuelto imprescindible sustituir las fuentes de energía convencionales por energías renovables y métodos convencionales de riego con riego de alta eficiencia para garantizar la energía global, comida, y seguridad ambiental.
Una guía de los beneficios del sistema de riego por goteo solar
Como nuevo tecnología de riego se vuelve cada vez más común, Los fabricantes querrán estar al tanto de estas tendencias y actualizar sus equipos para mantenerse al día con la demanda de los clientes. La tubería de riego por goteo aún debe producirse de manera eficiente y deberá funcionar con sistemas inteligentes.
Aumentar la producción de varios cultivos y minimizar el uso de agua es clave para las operaciones que quieren ser rentables y respetuosas con el medio ambiente. El agua es un recurso crítico y su preservación requiere que los sistemas de riego optimicen su enfoque. El diseño inteligente del sistema de riego debe tener en cuenta no solo las plantas que se están tratando y la cantidad de agua y fertilizante que necesitan. Pero también el clima de la zona, los requisitos meteorológicos actuales y previstos, niveles de agua subterránea, la etapa de crecimiento actual de las plantas, y más.
Una guía para el sistema de goteo con energía solar.
A sistema de riego por goteo con energía solar fue diseñado y desarrollado tecno-económicamente para cítricos, aceituna, y uvas. Los resultados con ahorro de agua y reducción de fertilizantes de más del 50% y 40%, respectivamente, en comparación con el riego convencional. Más lejos, el sistema resulta rentable a lo largo de los años y requiere unos costes operativos y de mantenimiento mínimos.
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Componentes del sistema de riego por goteo con energía solar
Un sistema de riego por goteo alimentado por energía solar se puede aplicar en una amplia gama de escalas, desde huertas individuales o comunitarias hasta grandes regadíos. los componentes del sistema de riego por goteo con energía solar se puede dar a continuación;
Los sensores de humedad del suelo se pueden utilizar para la recopilación en tiempo real del contenido de humedad del suelo y la raíz del cultivo. Y convertirlo en una señal en el rango de 0 - 1 V; y la señal se transformará en conocimiento del requerimiento hídrico del cultivo. El contenido de humedad del suelo en la zona de las raíces de varios cultivos se recopila utilizando el sensor de humedad del suelo. El límite de umbral para la condición del agua para un cultivo en particular se ha introducido en el sistema que, a su vez, controla el funcionamiento del sistema de control. La potencia requerida para el funcionamiento del sistema de control se ha cumplido con el uso de un panel solar y la pantalla recibirá la señal de control y mostrará los datos almacenados utilizando el sensor del campo.
Lo esencial componentes del sistema de riego por goteo con energía solar están;
- Un generador solar, es decir, un panel fotovoltaico o una matriz de paneles para generar electricidad,
- Una disposición de montaje para paneles fotovoltaicos, fijo o equipado con un sistema de seguimiento solar para maximizar el rendimiento de la energía solar,
- Un controlador de bomba,
- Una bomba de agua de superficie o sumergible (generalmente integrada en una unidad con un
- motor eléctrico), y
- Un sistema de distribución y tanque de almacenamiento de agua de riego.
Modelo de riego por goteo con energía solar
El goteo es el método de riego agrícola solar en el que el agua se aplica directamente a la zona de las raíces de las plantas mediante aplicadores que son orificios, emisores, y tubo perforado, etc. operado a baja presión con los aplicadores ubicados sobre o debajo de la superficie del suelo. Si bien el riego por goteo solar agrícola puede ser el método de riego más caro, también es el proceso más avanzado y eficiente en relación con el uso eficaz del agua.
Esta agricultura método de goteo solar del sistema de riego contiene tuberías perforadas que están ubicadas por hileras de cultivos o enterradas a lo largo de sus líneas de raíces y emite agua directamente sobre los cultivos que lo necesitan. Como resultado, la evaporación se reduce drásticamente y se conserva el 25% del agua de riego en comparación con los sistemas de riego por inundación. Agricultura El riego por goteo solar permite al productor personalizar un programa de riego más beneficioso para cada cultivo. Con la crisis energética dada, la energía en la India con 4 a 6 horas de energía se puede obtener para la agricultura. La energía solar es energía gratuita con alguna inversión inicial. La energía solar será uno de los métodos más fáciles para que los agricultores produzcan energía. Este modelo representa cómo funciona el riego con energía solar. Este utiliza energía fotovoltaica que la energía regular de la red.
Ventajas de utilizar riego por goteo con energía solar
- El sistema de riego por goteo solar es completamente automático y es un controlador de riego inteligente, el riego está controlado por las condiciones climáticas predominantes en lugar de un programa.
- También puede ajustar el uso de agua ajustando el gotero de control.
- El riego comienza al atardecer cuando hay menos pérdidas por evaporación y se puede utilizar tanto para alimentación por gravedad como para riego presurizado.
- El consumo de agua es directamente proporcional a la tasa neta de evaporación.
- Si hay una ola de calor inesperada, entonces el riego responderá adecuadamente.
- Cuando llueve, el agua entra al evaporador y retrasa el inicio del siguiente sistema de riego.
- Utiliza mucha menos agua sin afectar el rendimiento del cultivo.
- Este sistema es simple y de baja tecnología, por lo que hay menos cosas que pueden salir mal.
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Principios del sistema de riego por goteo con energía solar
El principio de funcionamiento de este sistema es simple. Un generador solar podría proporcionar electricidad para una bomba de motor eléctrica, que suministra agua directamente al riego oa un depósito elevado. El módulo de control con datos de sensores disponibles para el sistema de riego sobre la diferencia del límite umbral de humedad del suelo de los cultivos regados, y la humedad del suelo en tiempo real. Cuando el contenido de humedad del suelo de un cultivo en particular está por debajo del límite permisible, los sensores enviarán un mensaje al sistema de control y al sistema de riego para iniciar el proceso de riego hasta que el contenido de humedad del suelo alcance el límite deseado.
Los criterios de diseño fundamentales para el sistema incluyen un mantenimiento mínimo, máxima fiabilidad y eficiencia de recursos. Una característica específica de este sistema es el hecho de que generalmente no se requiere una batería de respaldo. Esto es una ventaja, ya que las baterías requieren un mantenimiento intensivo, costoso y necesita un reemplazo regular.
Energía solar
Es la alteración de la energía de la luz solar en electricidad, directamente mediante el uso de energía fotovoltaica (PV), o indirectamente por intensa energía solar. La energía solar es una fuente de energía abundante en el mundo. La energía fotovoltaica es un enfoque eficiente para el uso de energía solar. Riego con energía solar puede ser una alternativa adecuada para los agricultores en el actual estado de desastre energético del sistema automático que utiliza energía solar. El principal objetivo de este sistema es promover un sistema de riego en el campo de la agricultura mediante el uso de energía solar.
Funcionamiento del sistema de riego por goteo solar
Las bombas que se utilizan para el transporte del agua están equipadas con células solares. La energía solar absorbida por las células se convierte luego en energía eléctrica. La mayoría de los sistemas de bombeo tradicionales funcionan principalmente con un motor diesel o con la red eléctrica local. Sin embargo, dos modos de funcionamiento presentan desventajas en comparación con las bombas solares.
En muchas zonas rurales, particularmente en países en desarrollo y emergentes, el acceso a la red eléctrica no siempre está garantizado. En este caso, los agricultores no pueden depender de los métodos de riego tradicionales. El uso de energía alternativa e independiente puede ser una solución para que el agricultor asegure una fuente de energía segura y para que la red pública evite la saturación.
Las bombas diésel son más eficientes que las bombas de corriente alterna, ya que permiten una mayor flexibilidad. Sin embargo, Una de las principales limitaciones es que este sistema depende de la disponibilidad de combustible, sumado a un mayor impacto en el medio ambiente. Las bombas impulsadas por diesel son más baratas que las bombas de energía solar, pero los costos operativos son altos y dependen en gran medida del precio del diesel. En sistemas de energía solar , funciona al revés, es decir, aunque este sistema es caro, la fuente de energía es gratuita. Entonces, después del período de amortización, ya no hay costos operativos (solo se deben considerar los costos de mantenimiento). Luego, Las bombas solares resultan ser una inversión viable a largo plazo.
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Procedimiento de trabajo para los componentes del sistema de riego por goteo con energía solar
Sistema de riego por goteo con energía solar proporcionado por los siguientes componentes;
Controlador de bomba - Existen principalmente dos tipos de controladores de bombas. Son inversor y variador de frecuencia (VFD). Si se utiliza una bomba solar de CA, un inversor se vuelve esencial para cambiar la CC de los paneles solares a CA. El rango de potencia admitido de un inversor típico se extiende desde 0,15 kW a 55 kW, con el inversor de mayor potencia utilizado para sistemas de riego más grandes.
El panel solar y el inversor deben dimensionarse en consecuencia para adaptarse a la característica de irrupción de un motor de CA. Dado que la bomba de CA necesita alta potencia al principio, el inversor debería poder manejar esta carga de arranque adicional. A veces, se utiliza un controlador VFD para garantizar que el motor de la bomba obtenga el voltaje y la corriente adecuados.
Muchas bombas solares de CC quieren un controlador especial si van a ser alimentadas directamente por módulos fotovoltaicos (sin baterías). El controlador o amplificador de corriente lineal (rastreador del punto de máxima potencia) permite que la bomba arranque y funcione con poca luz durante un día nublado. o temprano en la mañana y en la noche. Con una fuente de alimentación de batería, el controlador no podría ser necesario en absoluto para una bomba de CC.
Panel solar - El panel solar es para generar energía para hacer funcionar la bomba de agua y el panel tiene una garantía limitada de 25 años. Se recomienda una revisión manual trimestral del módulo solar para eliminar el polvo y otras sustancias similares para garantizar la máxima potencia del módulo.
Las bombas están equipadas con motores que obtienen energía de paneles solares fotovoltaicos y la potencia nominal de un módulo solar se expresa en potencia máxima (Wp). La potencia de los paneles solares depende de los requisitos y motores utilizados. En India, Los paneles solares fotovoltaicos que tienen una capacidad en el rango de 200W a 5kWp son recomendados por el gobierno.
Bomba de agua - Esta es una bomba especialmente diseñada para funcionar incluso con una intensidad de luz muy baja. En un dia normal, la bomba puede suministrar de 6500 a 7000 litros de agua al día durante un período de ocho horas.
Rastreador de punto de máxima potencia (MPPT) - La unidad MPPT ajusta la variación del voltaje en la matriz solar para maximizar la generación de energía. MPPT es un algoritmo que incluye controladores de carga que se utilizan para extraer la máxima potencia obtenible del módulo fotovoltaico en determinadas condiciones. La tensión a la que el módulo fotovoltaico (PV) puede generar la máxima potencia se denomina punto de máxima potencia (o tensión de potencia máxima).
Filtros - Se instala un filtro de disco entre la bomba y las tuberías de riego para eliminar los sólidos del agua y evitar que los goteros se atasquen. El filtro es fácil de limpiar y no necesita cartuchos de repuesto.
Tanque de fertilizante - El tanque fertilizante consiste en un tanque de acero de cinco litros para dispensar fertilizantes o químicos a través del goteo a los cultivos.
Sistema de goteo - Cada sistema en particular se proporcionó con 4000 puntos de goteo y los goteros se colocan a intervalos de 30 cm. La línea de goteo constaba de un dispositivo autolimpiante para evitar la obstrucción de los goteros.
Además de los componentes anteriores, cada sistema está equipado con estructuras de montaje para paneles solares, y bomba de agua, recintos de la bomba de agua, Línea de succión de 12 m de largo, Válvula de pie de plástico de 1,25 ", estructuras de soporte de acero para tanque de fertigador y base de hormigón para estructuras de montaje en poste de panel solar, bomba de agua solar, tanque de fertigador, y filtrar
El éxito de la tecnología de riego por goteo con energía solar
Para aumentar el área recortada, luego la tecnología de riego por goteo con energía solar. El análisis de los datos meteorológicos mensuales y el promedio de horas de sol brillante (BSH) durante la temporada de Rabi es de 7 a 9 horas al día, que es suficiente para aprovechar la energía solar para su uso en la agricultura.
Bajo este sistema, Se instalaron paneles solares cerca del estanque y se utilizó una nanobomba (0,1 hp) para levantar el agua del estanque de la granja en un tanque (1, 000 litros de capacidad) colocados a 2,5 m de altura sobre una plataforma. Durante el dia, el agua se aplica a cultivos de hortalizas de alto valor mediante riego por goteo por gravedad. La tasa de descarga del sistema de goteo fue de 2,4 litros por hora. El campo se dividió principalmente en diferentes parcelas; cada parcela estaba controlada por una válvula, lo que facilitó la diversificación de cultivos.
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