La contaminación ambiental mundial y la escasez de energía han obligado a las personas a esforzarse más en la búsqueda y el desarrollo de nuevas fuentes de energía. En este proceso de búsqueda y desarrollo de nuevas energías, es natural que las personas hayan puesto su mirada en diversas fuentes alternativas renovables: energía eólica, energía nuclear, energía hidroeléctrica, energía solar, entre otras; la fotovoltaica es una de ellas. Aunque la aplicación práctica de la fotovoltaica presenta diversas limitaciones, a medida que los costos de la fotovoltaica disminuyen y los costos de la generación eléctrica a partir de combustibles fósiles aumentan, además de la reducción de las reservas de energías fósiles, la fotovoltaica está entrando gradualmente en una fase comercial. 
I. Principio básico de la energía fotovoltaica

Las células solares utilizan principalmente silicio monocristalino como material. El silicio monocristalino se emplea para formar una unión p-n similar a la de un diodo; su principio de funcionamiento es análogo al del diodo. La diferencia radica en que, en un diodo, son los campos eléctricos externos los que impulsan el movimiento de huecos y electrones en la unión p-n, mientras que en las células solares son los fotones solares y la radiación térmica asociada a la luz solar los que impulsan e influyen en el movimiento de huecos y electrones en la unión p-n (*). Este es precisamente el principio conocido como efecto fotoeléctrico. En la actualidad, la eficiencia de conversión fotoeléctrica —es decir, la eficiencia de las células fotovoltaicas— ronda entre el 13% y el 15% para el silicio monocristalino y entre el 11% y el 13% para el silicio policristalino. Entre las tecnologías más avanzadas actuales se encuentran también las células fotovoltaicas de película delgada.

II. Clasificación de los sistemas fotovoltaicos de energía solar

Actualmente, los sistemas fotovoltaicos de energía solar se pueden dividir grosso modo en tres categorías: sistemas fotovoltaicos aislados con almacenamiento de energía, sistemas fotovoltaicos conectados a la red y sistemas híbridos que combinan ambos. Los sistemas fotovoltaicos aislados con almacenamiento de energía son una modalidad común de utilización de la energía solar. Su aplicación tanto en el ámbito nacional como internacional lleva varios años. Estos sistemas son relativamente sencillos y poseen una amplia adaptabilidad. Sin embargo, su uso está limitado debido al tamaño relativamente grande de ciertas series de baterías y a las dificultades de mantenimiento. 
III. Composición del sistema fotovoltaico de energía solar 
1. Células fotovoltaicas solares (placas solares): realizan la conversión fotoeléctrica 
2. Batería: La batería es un componente clave en los sistemas fotovoltaicos, encargada de almacenar la electricidad convertida a partir de las células fotovoltaicas. Actualmente, en China aún no se dispone de baterías específicas para sistemas fotovoltaicos; en su lugar, se utilizan baterías convencionales de plomo-ácido. 
3. Inversor de corriente continua: Su función es convertir la corriente continua en corriente alterna; por lo tanto, los indicadores más importantes de este componente son la confiabilidad y la eficiencia de conversión. La corriente alterna obtenida mediante el inversor de corriente alterna envía la máxima cantidad posible de energía eléctrica convertida por las células fotovoltaicas a la red eléctrica o la suministra directamente a los equipos consumidores.

IV. Introducción al sistema de bombas fotovoltaicas

Esquema del sistema fotovoltaico

El sistema de bombas fotovoltaicas es un sistema típico de integración óptica, mecánica y eléctrica. Utiliza células solares para convertir directamente la energía solar en energía eléctrica, que luego se convierte en corriente alterna mediante un inversor, accionando así un motor asíncrono de corriente alterna que impulsa la bomba para extraer agua de fuentes como pozos profundos, ríos, ríos, lagos y estanques, destinándola a diversos usos. Este sistema se emplea ampliamente en la rehabilitación de desiertos, el suministro de agua para uso doméstico, el riego agrícola, el riego paisajístico, la ganadería en pastizales, las fuentes ornamentales en parques turísticos y las obras de tratamiento de aguas. El sistema de bombas fotovoltaicas presenta las siguientes características:

1. El sistema de bomba fotovoltaica funciona de manera totalmente automática, sin necesidad de supervisión humana. El sistema está compuesto por células fotovoltaicas (placas solares), baterías (según las necesidades del cliente), un inversor especializado para energía fotovoltaica, una bomba y un dispositivo de almacenamiento de agua, entre otros componentes. 
2. Se utiliza un variador de frecuencia especial para bombas fotovoltaicas que regula la velocidad de la bomba en función de las variaciones en la intensidad de la luz solar, logrando así que la potencia de salida se acerque a la potencia máxima del conjunto de paneles solares. Cuando la irradiación solar es abundante, se garantiza que la velocidad de la bomba no supere su velocidad nominal; cuando la irradiación solar es insuficiente, se verifica si la frecuencia mínima de funcionamiento establecida se cumple; en caso contrario, la bomba se detiene automáticamente. 
3. La bomba está accionada por un motor trifásico de corriente alterna y extrae agua de pozos profundos para verterla en tanques o piscinas de almacenamiento, o bien conectarla directamente al sistema de riego. Según las necesidades reales del sistema y las condiciones de instalación, se pueden utilizar diferentes tipos de bombas para realizar la tarea. 
4. Se pueden ofrecer soluciones económicas y eficaces según las diferentes necesidades de las regiones y los clientes.

V. Características y aplicaciones de la serie PI9000-S de variadores de frecuencia

1. Características de la serie de variadores PI9000-S

El variador de frecuencia de la serie PI9000-S es una nueva línea de productos desarrollada por Powtran Technology tras numerosos ensayos en campo, teniendo en cuenta las características específicas de los inversores fotovoltaicos. Actualmente, este producto se encuentra ampliamente implementado en decenas de países y regiones situados en las inmediaciones del ecuador en Asia, África y América del Sur, y ha recibido el reconocimiento unánime de los clientes gracias a su excelente desempeño y funcionamiento estable y confiable. Las características principales de este producto son las siguientes:

(1) Sistema MPPT integrado de seguimiento del punto de máxima potencia para matrices fotovoltaicas de alta precisión, que rastrea de manera inteligente el punto de máxima potencia con una respuesta rápida, alta estabilidad y eficiencia.

(2) Detección y tratamiento del estado de funcionamiento en seco

(3) Control del nivel de agua en el depósito de almacenamiento

(4) Cuando la iluminación es insuficiente, junto con componentes periféricos se puede lograr un cambio automático a la red eléctrica, garantizando así la confiabilidad del sistema.

(5) Amplio rango de adaptación a voltajes, mejor adaptación al entorno exterior;

(6) Pantalla LED que muestra el estado y los parámetros del sistema en tiempo real, sistema de monitoreo remoto en tiempo real basado en RS485

(7) Diseño de instalación rápida, sin necesidad de mantenimiento adicional;

(8) Mecanismo integrado de protección y diagnóstico omnidireccional.

2. Esquema de conexión para la serie PI9000-S y selección opcional de placas solares

Diagrama de conexión del circuito principal

Diagrama de conexión para el variador de frecuencia especial para bombas fotovoltaicas PI9000-S de 7,5 kW o menos

Selección de substratos solares

3. Aplicación de los variadores de frecuencia de la serie PI9000-S en sitios externos

Egipto tiene un clima seco y con escasas lluvias; más de un tercio de la población activa se dedica a la agricultura. La superficie cultivable del país es de 3,1 millones de hectáreas, lo que representa aproximadamente el 3,7% de su extensión total. La mayor parte de estas tierras son irrigadas, y Egipto es el país africano con la mayor productividad por unidad de superficie. La agricultura ocupa una posición crucial en la economía nacional egipcia; sin embargo, Egipto enfrenta una grave escasez de agua para riego, debido a factores como la distribución desigual de las precipitaciones, la recurrente aparición de sequías y la particular escasez de electricidad y combustible diésel para el riego. No obstante, las privilegiadas condiciones geográficas de Egipto le brindan abundantes recursos solares. A medida que disminuyen los costos de los módulos fotovoltaicos, se observa claramente una tendencia creciente hacia la agricultura fotovoltaica para riego en Egipto, y el ritmo de aprovechamiento de la energía solar limpia se está acelerando aún más.

Tras el lanzamiento de la serie PI9000-S de variadores de frecuencia especializados para bombas fotovoltaicas de Powtran Technology, éstos se han implementado rápidamente en la región y funcionan de manera estable y confiable, obteniendo el reconocimiento de los clientes. Después de un año de uso, han permitido a los usuarios ahorrar un 60% en costos.

VI. Ventajas de la energía fotovoltaica 
1. Suficiente limpieza. (Si se adopta una solución con baterías, hay que considerar el tratamiento de las baterías usadas.) 
2. Seguridad absoluta. 
3. Amplia relatividad. 
4. Duración de vida realmente prolongada y sin necesidad de mantenimiento. 
5. La suficiencia de los recursos y su potencial economicidad, entre otros aspectos. 
VII. Desventajas de la energía fotovoltaica 
1. Limitación del período de tiempo. 
2. Limitaciones geográficas. 
3. Limitaciones por condiciones meteorológicas. 
4. Limitaciones en la transmisión de capacidad. 
5. La eficiencia de conversión de energía luminosa es baja. 
VIII. Varios factores que afectan el funcionamiento del sistema de bombas fotovoltaicas

1. Voltaje y capacidad de las células fotovoltaicas

2. Intensidad de la luz

3. Limpieza de la superficie de las células fotovoltaicas (placas solares)

4. Temperatura ambiente

9. Resumen

El sistema de bombas fotovoltaicas aprovecha la energía renovable y constante del sol: comienza a funcionar al amanecer y se detiene al atardecer. No requiere supervisión humana, no necesita energías fósiles, funciona de manera independiente y puede integrarse con la red eléctrica según las necesidades, siendo seguro y confiable. Sin necesidad de ninguna fuente de energía externa, puede aplicarse de forma ágil y flexible en riegos agrícolas, abastecimiento de agua para personas y animales, desarrollo de patios, embellecimiento de parques, construcción de fuentes coloridas, aumento de oxígeno en la acuicultura, suministro y drenaje en salinas costeras, entre otras aplicaciones. Así, se resuelven eficazmente los problemas de riego en tierras cultivables, se incrementa la producción, se ahorra agua y energía, y se reduce considerablemente la dependencia de fuentes tradicionales de energía y electricidad. Cuenta con ventajas tales como una vida útil prolongada, bajo consumo energético, poco ruido, regulación de velocidad equilibrada, operación estable y ausencia de interferencias.

Por lo tanto, los sistemas de bombeo fotovoltaico se han convertido en la forma más eficaz de sustituir las energías fósiles por fuentes de energía limpia, convirtiéndose en un producto clave de nuevas energías y nuevas tecnologías dentro de una solución integral para los «problemas alimentarios» y «problemas energéticos» a nivel mundial.