Jornada técnica sobre tecnologías innovadoras de reducción de costes energéticos en el regadío

Zaragoza 7-2-2019

A � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � -AERYD, General Arrando, 38, 28010 Madrid – 915332253

aeryd@aeryd.es

E � � � � � � � � � � � � � � � � � � Catedrático de Ingeniería Hidráulica Universidad de Córdoba

• Eficiencia y protección del medio ambiente (sostenibilidad) Los recursos son limitados y hay que usarlos de forma eficiente

• Innovación para ser más competitivos Integrar las nuevas tecnologías y los nuevos conocimientos

• Mejorar la gestión

• Reducir la dependencia energética

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Desalar entre

2.5-8 kWh/m3

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limitada. Labores

manuales

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productividad.

Revolución verde

1950

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precisión. GPS 1990

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las TICs. Agricultura

de precisión

2008

Evolución de la agricultura

j k l m n o p q o l r s t u

• Sensorización ambiental

• Uso drones y teledetección

• Sistemas predictivos

• Inteligencia artificial

• Trazabilidad

• Big Data

• IoT

Situación actual y futura de la agricultura

Modernización de regadíos

de energía

en el riego

de cultivos

Por término medio, las modernizaciones requieren una

media de 1.5 kW/ha y un consumo medio de 1500 kWh/ha

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• Se busca que la agricultura incorpore en su desarrollo y

gestión la eficiencia energética para alcanzar los

objetivos ambientales (vinculación con las ayudas)

• Gran potencial de ahorro en el regadío

• Posibilidad de incorporar las energías renovables • Disponibilidad de incorporar la tecnología

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2000 M 20000 M

Año: 2000 2020 2035

Evolución del número de sensores vs número de explotaciones

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Sensores

¸ ¹ º » » º and Kaur (2019)

Evolución del número de dispositivos IoT

• La captación y transporte

• Aplicación para satisfacer las necesidades de los cultivos

Factores a tener en cuenta:

• Origen del agua

• Red de distribución

• Método de riego

• Necesidades del cultivo

• Origen del agua

• Red de distribución

• Método de riego

• Necesidades del cultivo

• Riego localizado

• Sectorización

• Mejorar rendimiento

aplicación

• Reducir dotaciones

• Puntos críticos • Riego baja presión

Auditoria energética

•Optimización del funcionamiento de la estación de

bombeo

• Adecuada contratación de las tarifas eléctricas

•Control inteligente de redes

•Energía fotovoltaica

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Ahorro de energía (%) según mejoras en el riego

y H= 45 m a

riego localizado Ra= 90% y H= 30 m suponen un ahorro

energético de un 48%

de gestión de la red de

distribución en la que los regantes se

organizan en turnos de riego según sus

requerimientos de energía.

• Modelos de optimización para redes

ramificadas y malladas.

• Ahorros potenciales de energía entre el

20 y el 30%. Cota 131

Navarro Navajas et al. (2012)

Sectorización en proyecto de Comunidad de regantes. Caso CR Dehesa Portillo Albardinales (Jaén)

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Únicamente reemplazando 3 tuberías, fue possible reducir la demanda energética en un 30%

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Hidrantes con alta demanda de energía

(elevación, distancia, configuración de la red,…)

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$ % & ' ( ) * + , $ - . / - $ . Presión: 38 m.c.a. Caudal: 1146 L/s

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crítico abierto

Z [ \ ] ^ _ ` a b Z c d e c Z d Presión: 34 m.c.a. Caudal: 1057 L/s

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González Perea, R., Camacho Poyato, E., Montesinos, P., Rodríguez Díaz, J.A.

Critical points: Interactions between on-farm irrigation systems and water

distribution network (2014) Irrigation Science, 32 (4), pp. 255-265

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Distribución de la radiación global en España

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• Facilidad de montaje • Elevada vida útil de las instalaciones

• Sincronismo con la demanda

• Reducción importante del coste • Paridad de la red (Grid parity) alcanzada

COMPRA A RED AUTOCONSUMO

que hay que tener en cuenta:

- Producción de energía

- Curva de funcionamiento bombas

- Nivel de la captación

- Pérdidas de energía en la red de distribución

- Necesidades de los cultivos

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P � � � � � solar

Riego en olivar

P � � � � � � olivar

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y estación de

bombeo

Finca experimental de olivar intensivo de la Universidad de Córdoba

Olivar intensivo, 13.4 ha, riego por goteo, 3 sectores de riego

Planta fotovoltaica con 15.36 kW potencia pico, 168 m2

Balsa de riego, bomba de 13 kW

Caracterización hidráulica

G # $ % & # ' : 3,2-1,6 l/h;

autocompensantes (1-4 bar)

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Determinación necesidades de riego.

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[ \ ] ^ _ ` _ a b ^ _ c d Efectiva:

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- cultivo

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30 de Junio de 2013

20 de mayo de 2013

- Umbrales de entrada para

cada sector.

- Establecemos orden de

prioridad.

Potencia por sectores

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w x y z z y potencial de 124 tCO2 o 270 MWh

con periodos de amortización de 6 años

Generación de energía con turbinas y PATs en redes de riego

- En bypass PATs o turbinas siempre trabajan cerca de su punto de máxima

eficiencia.

- La potencia máxima estimada es de 33 kW.

- La energía “recuperable“ es 56,800 kWh con un periodo de retorno de 5.4

años.

- Sin embargo, se va a instalar una turbina de 10 kW para satisfacer la

demanda de energía existente en una estación de fertirriego, que se alimenta

de un motor diésel que consume 3000 €/año diesel

Proyecto REDAWN

Generación de energía con PAT en un pivote

• El ahorro energético es posible y pasa por una mejora en la

gestión del riego y por la incorporación de estrategias de ahorro y

por energías alternativas.

• Desvinculación de la rentabilidad del agricultor de la subida en las

tarifas energéticas

• Las tecnologías de riego están lo suficientemente desarrolladas

como para apoyar un manejo del riego preciso basado en un

conocimiento del mismo.

• Es necesario y fundamental sincronizar la ingeniería del riego con

la disponibilidad energética (gran reto)

• El manejo de riego basado en el conocimiento ofrece una gran

oportunidad para establecer en el regadío la gestión sostenible

(ahorro de agua, ahorro de energía y reducción de emisiones de

CO2 )

{ | 48

Emilio Camacho Poyato . Catedrático de Hidráulica y Riegos

(ecamacho@uco.es)

Universidad de Córdoba. Tlfn 957218513

Gracias por su atención