Sistema de bombeo solar directo con presión y caudal constantes

Transcripción

1 Sistema de bombeo solar directo con presión y caudal constantes Alfredo Antonio de Castro 01/02/2012

2 1.- RESUMEN DEL SISTEMA Riegosolar es el sistema de bombeo solar directo que proporciona caudal y presión constantes. Está dirigido al riego de cultivos agrícolas y tiene la cualidad de poder adaptarse a las necesidades de cada usuario, ya que puede instalarse en fincas de cualquier tamaño, dimensionando el sistema correctamente al igual que es apto para cualquier sistema de riego, aspersores, pivot etc. puesto que podemos conseguir la presión requerida modificando la potencia de los componentes de la instalación. Los sistemas de bombeo solar existentes hasta el momento consisten en la extracción del agua con módulos fotovoltaicos y el almacenamiento en depósitos elevados, con lo que el sistema queda limitado al riego por goteo, o embalsando ingentes cantidades de agua para después ser bombeada con otro motor alimentado por fuentes convencionales. Riegosolar soluciona el problema de las variaciones de caudal que se pueden producir en función de la radiación colocando un pequeño depósito entre la bomba principal sumergida y la bomba secundaria que aportará presión, este depósito solamente deberá contener entre dos y cinco minutos del caudal máximo de la bomba principal, y contará con unas sondas para indicadoras de nivel. Un autómata será el encargado de recoger la información de la radiación, temperatura y tensión de los módulos junto con la proveniente de las sondas del depósito, para que según la programación establecida se pongan en funcionamiento las bombas, ya sea a la vez o por separado. El control PID interno al variador de frecuencia de la bomba principal consigue hacer trabajar a los módulos fotovoltaicos a la tensión de punto de máxima potencia que calculada. Habiendo estudiado la tendencia de los precios del gasóleo B podemos afirmar que una instalación media estaría amortizada entre 4 y 6 años, comparándola con la utilización tanto de energía eléctrica como con la utilización de un motor diesel para el riego. El coste de la energía eléctrica debido a la supresión de las tarifas especiales y al actual plan para la eliminación del déficit tarifario está experimentando fuertes subidas, si a ello sumamos el coste de llevar una línea a una finca aislada, nuestro sistema es a día de hoy más rentable. pág. 1

3 En el caso de que se disponga de conexión a red, la próxima regulación del autoconsumo nos permitirá verter la energía producida y no consumida durante los meses en que no se requiere de riego. La disponibilidad comercial del sistema es otra de sus ventajas dado que sus componentes son muy comunes y actualmente existen multitud de fabricantes y distribuidores que los ofertan. Estas son las principales razones por las que los participantes en el desarrollo del sistema, tras haberlo registrado como modelo de utilidad y como marca en la oficina de Patentes y marcas, estamos convencidos de que Riegosolar es el futuro sistema de bombeo, innovador, eficaz, eficiente y respetuoso con el medio ambiente. 2.-NOMBRE COMERCIAL DEL PRODUCTO Riegosolar 3.-PRESENTACION DE LA EMPRESA, INSTITUCIÓN O PROFESIONAL AUTOR DEL PROYECTO Y DATOS DE CONTACTO. Alfredo Antonio de Castro, posee las titulaciones de Ingeniero superior de telecomunicaciones por la Universidad de Vigo e Ingeniero técnico industrial por la Universidad de Valladolid habiéndose especializado en energías renovables con un máster por la Universidad de Salamanca. Su carrera profesional se ha centrado en la realización de proyectos principalmente de energía solar fotovoltaica en todas sus aplicaciones. Datos de contacto: Alfredo Antonio de Castro C/Felipe Sánchez Román, 19, 2ºC Valladolid Tlf/fax: ; Movil: info@riegosolar.net pág. 2

4 4.-ASPECTOS ECONÓMICOS Para el estudio económico se ha tenido en cuenta el histórico de datos de precios por litro de gasóleo agrícola. (Fuentes consultadas: Unión de campesinos de Castilla y León (UCCL) y Cooperativas Agroalimentarias) Como se puede ver en la gráfica, el precio de ambos se duplica aproximadamente cada 10 años, suponiendo un incremento anual de un 7%. 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Previsión del precio del gasóleo agrícola en 2021 ( /L) según la tendencia desde 1996 Para evaluar el mercado eléctrico, dada la situación actual del mercado no hemos utilizado histórico de tarifas ya que en el sector agrícola la eliminación de tarifas especiales en estos últimos años y el plan para la eliminación del déficit de tarifa actual hacen que los precios no sigan una tendencia clara. Tomaremos como referencia el precio actual y aplicaremos el mismo incremento anual que al gasóleo (el 7%) aunque es importante tener en cuenta que con toda probabilidad este incremento sea mucho mayor en los próximos años. pág. 3

5 5.-COMPARATIVA CON OTRAS TECNOLOGÍAS COMPARATIVA TECNOLOGÍAS: Se tienen en cuenta los siguientes datos: Consumo medio motor diesel: 0,29 l/kwh. Precio Gasóleo agrícola 0,92. Coste KWh generador diesel: 0,267 /KWh. Coste de luz eléctrica (incluido termino de potencia, impuesto electricidad, reactiva, alquiler de equipos y pérdidas transformador): 0,23 /kwh. Estos cálculos se han realizado suponiendo un consumo del 50% en P2 y P3 con la tarifa actual eléctrica. A continuación se realizará una comparativa de todas las tecnologías, para una tierra de cultivo de maíz de 15Ha con las siguientes inversiones iniciales: Instalación fotovoltaica (incluye bombas): Instalación con grupo electrógeno: del grupo bomba (Total ), además de mantenimiento anuales. Instalación con transformador: de la instalación y la línea bomba (Total ). El precio de inicial de la energía del primer año para las dos tecnologías, se incrementará un 7% anual dado el estudio realizado de la evolución del precio de la energía. En la tabla siguiente se ha comparado la diferencia de inversión inicial con tecnología fotovoltaica con las convencionales, se puede ver que la rentabilidad, suponiendo una inversión a 30 años comparada con la utilización de un grupo electrógeno es del 30,81% con un periodo retorno de la inversión de 4 años, y del 29,47% comparada con la utilización de electricidad, con un periodo de amortización también de 4 años. Al cabo de 30 años la instalación seguiría funcionando aproximadamente al 80% de su capacidad inicial, ya que los fabricantes garantizan como mínimo esa producción en 25 años y según la experiencia con dicha tecnología es perfectamente factible su funcionamiento más allá de ese tiempo, por lo que si se realizara el estudio para más tiempo se conseguirían rentabilidades mayores. pág. 4

6 Gasoleo Eléctrico Diferencia Inversión , ,00 Año , ,00 Año , ,53 Año , ,97 Año , ,41 Año , ,33 Año , ,57 Año , ,37 Año , ,42 Año , ,89 Año , ,43 Año , ,25 Año , ,09 Año , ,36 Año , ,08 Año , ,01 Año , ,63 Año , ,24 Año , ,01 Año , ,01 Año , ,31 Año , ,04 Año , ,43 Año , ,95 Año , ,34 Año , ,75 Año , ,77 Año , ,60 Año , ,14 Año , ,07 Año , ,03 TIR 30,81% 29,47% VAN al 5% , ,22 pág. 5

7 COMPARATIVA TECNOLOGÍAS (SOLO GASTOS ENERGÍA): En caso de contabilizar sólo los gastos de energía la rentabilidad, suponiendo una inversión a 30 años comparada con la utilización de un grupo electrógeno es del 24,38% con un periodo retorno de la inversión de 5 años, y del 20,10% comparada con la utilización de electricidad, con un periodo de amortización también de 5 años. Gasoleo Eléctrico Inversión , ,00 Año , ,00 Año , ,53 Año , ,97 Año , ,41 Año , ,33 Año , ,57 Año , ,37 Año , ,42 Año , ,89 Año , ,43 Año , ,25 Año , ,09 Año , ,36 Año , ,08 Año , ,01 Año , ,63 Año , ,24 Año , ,01 Año , ,01 Año , ,31 Año , ,04 Año , ,43 Año , ,95 Año , ,34 Año , ,75 Año , ,77 Año , ,60 Año , ,14 Año , ,07 Año , ,03 TIR 24,38% 20,10% VAN al 5% , ,22 pág. 6

8 6.-COMPARACIÓN CON TECNOLOGÍAS SIMILARES Actualmente no existe en el mercado una tecnología que proporcione presión y caudal constantes con el bombeo solar directo. Los sistemas de bombeo solar existentes hasta el momento consisten en la conexión de los módulos fotovoltaicos a la bomba de extracción que produce el bombeo del agua durante las horas de sol. El caudal del bombeo en este caso no es constante ya que la irradiación producida por el sol y por consiguiente la energía proporcionada por los módulos fotovoltaicos es variable en función de las horas del día o de los fenómenos meteorológicos, por tanto, para poder obtener un caudal y una presión constante se almacena el agua requerida por el cultivo para un día de riego, principalmente de dos formas: A) Mediante depósitos elevados donde la altura de la caída del agua aporta la presión necesaria. B) Mediante balsas desde donde con una segunda bomba alimentada por fuentes de energía convencionales se consigue la presión requerida. Ambos sistemas presentan una serie de inconvenientes provocados principalmente por la necesidad de almacenamiento de ingentes cantidades de agua, esto limita su aplicación a pequeñas superficies de cultivo, y a la utilización de sistemas de riego que requieran poca presión debido a los metros de altura a los que habría que situar el depósito elevado. Podrían sumarse también como inconveniente en el caso de las balsas, el coste de movimiento de tierra, nivelación, aislamiento etc. así como la perdida de una parte importante de la tierra de cultivo ya que la balsa debe estar lo más cerca posible de la superficie a regar para evitar pérdidas de presión, sin olvidarnos del consumo de energía, esta vez proporcionada por la red eléctrica o el gasóleo, de la segunda bomba encargada de aportar presión al agua embalsada. 7.-REFERENCIAS - Unión de campesinos de Castilla y León (UCCL) - Cooperativas Agroalimentarias - Unión de pequeños agricultores (UPA) - Censolar - Plan de Energías Renovables (PER ) - Observatorio de la Electricidad de WWF Adena pág. 7