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Método de Optimización para Sistemas de Bombeo de Agua Fotovoltaicos bajo Sombreado Parcial y Cambio de Altura de Bombeo

Autores: Sevilla-Camacho, Perla Yazmín; Robles-Ocampo, José Billerman; De la Cruz-Arreola, Sergio; Zúñiga-Reyes, Marco Antonio; López-López, Andrés; Rodríguez-Reséndiz, Juvenal; Avilés, Marcos; Solís-Cisneros, Horacio Irán

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Método de Optimización para Sistemas de Bombeo de Agua Fotovoltaicos bajo Sombreado Parcial y Cambio de Altura de Bombeo


Categoría

Ciencias Medioambientales

Subcategoría

Desarrollo sostenible

Palabras clave

Sistemas fotovoltaicos
Bombeo de agua
Sombreado parcial
Reconfiguración eléctrica
Red neuronal artificial
Altura de la bomba

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 36

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los sistemas fotovoltaicos para bombear agua, basados en bombas de motor alimentadas por corriente continua, tienen una gran aplicación en pequeñas regiones rurales sin redes eléctricas. Además, estos sistemas proporcionan beneficios ambientales al reemplazar los combustibles fósiles. Sin embargo, estos sistemas reducen su rendimiento debido a la sombra parcial, que se magnifica por el desajuste interno de los módulos fotovoltaicos. Este trabajo propone un método inteligente, de bajo costo y automático para mitigar estos efectos a través de la reconfiguración eléctrica del arreglo fotovoltaico. A diferencia de otras técnicas reportadas, este método considera las variaciones de la altura de la bomba. Para ello, la tensión y corriente global suministradas por el arreglo fotovoltaico al subsistema de la bomba de motor se introducen en una red neuronal artificial y en una ecuación de tercer orden, que localiza el módulo fotovoltaico sombreado y detecta la altura de la bomba, respectivamente. Un control de conexión implementa el reordenamiento eléctrico óptimo. La selección se basa en el patrón de sombra parcial identificado y la altura de la bomba. Finalmente, la matriz de conmutación modifica las conexiones eléctricas entre los módulos fotovoltaicos en el arreglo fotovoltaico sin cambiar el esquema de interconexión, la dimensión del arreglo fotovoltaico o la ubicación física de los módulos fotovoltaicos. El enfoque propuesto se implementó en un sistema real de bombeo de agua fotovoltaico. Se utilizaron dispositivos electrónicos comerciales y de bajo costo. Los resultados experimentales muestran que la potencia de salida del arreglo fotovoltaico aumentó en un 8.43%, lo que mantiene un nivel de extracción de agua más estable y, por lo tanto, un nivel de flujo constante.

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