Resumen

En las zonas agrícolas remotas, la energía eléctrica suele ser deficiente para bombear agua a los invernaderos. Los paneles fotovoltaicos (FV) y los generadores eólicos se consideran opciones adecuadas para el suministro eléctrico. La fiabilidad del bombeo de agua con generación híbrida depende fundamentalmente del número de componentes del sistema, que debe adaptarse a las condiciones climáticas locales y al calendario de riego de los cultivos. En este estudio, se establece un modelo de optimización de tamaño universal para optimizar la configuración de un sistema de generación híbrido FV-eólico-batería (PWB). En el modelo se parametrizan las condiciones climáticas y el calendario de riego de los cultivos. La minimización del coste anual del sistema híbrido PWB es la función objetivo. Las restricciones incluyen el estado de carga de la batería (SOC) y la fiabilidad del suministro eléctrico, que consiste en la pérdida de suministro eléctrico (δLPS) y el exceso de energía (δEX). El número de paneles fotovoltaicos y de baterías, así como la potencia nominal del aerogenerador, son las variables de decisión. El modelo de optimización del sistema de generación PWB se resuelve mediante un algoritmo de optimización por enjambre de partículas (PSO) basado en una función de penalización. A continuación, el modelo se aplica para determinar la configuración óptima de un sistema de bombeo de agua para un invernadero utilizado para cultivar tomates. Los datos climáticos medidos se utilizan en el proceso de optimización, que se lleva a cabo en el mes de máxima necesidad de agua de riego (agosto). Los resultados óptimos para este invernadero son dos paneles fotovoltaicos y dos baterías, y la potencia nominal del generador eólico es de 375 W. Además, se realizan experimentos de campo para validar el modelo de optimización. Los resultados del experimento de campo muestran que la potencia de salida total de los paneles FV y el generador eólico durante 15 días es de 41,478 kW y 6,235 kW, respectivamente. La potencia de carga total de la bomba es de 36,965 kW. Los experimentos de campo demuestran que los resultados óptimos son capaces de satisfacer los requisitos de potencia del sistema de bombeo de agua y que el modelo de optimización del dimensionamiento es adecuado.

• Materias:Matemáticas Análisis Matemático Álgebra Ingeniería Matemática aplicada Lógica matemática
• Subjects:mathematics Mathematical Analysis Algebra Engineering Applied Mathematics Mathematical logic
• Palabras claves:programa de riego de cultivos, sistema de bombeo de agua, paneles fotovoltaicos, generador eólico, experimentos de campo, resultados óptimos, modelo de optimización, suministro de energía, bombeo de agua de generación híbrida, necesidad máxima de agua de riego
• Keywords:crop irrigation schedule, water pumping system, pv panels, wind generator, field experiments, optimal results, optimization model, power supply, hybrid generation water pumping, maximum irrigation water requirement