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AUDITORÍA ENERGÉTICA EN LA EXPLOTACIÓN NUEVA AGRICULTURA VILLANOVENSE, S.A. (NAVISA)
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
Índice de contenidos 1.
INTRODUCCIÓN ......................................................................... 4 1.1. Objetivos de la auditoría energética en CCRR....................4 1.2. Metodología .................................................................................4
2.
DESCRIPCIÓN GENERAL DE LAS INSTALACIONES..................... 5 2.1. Ubicación y emplazamiento .....................................................5 2.2. Distribución y características de parcelas ..............................9 2.3. Construcciones existentes........................................................10 2.4. Uso de parcelas/tipología de cultivos ...................................10
3.
DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS CONSUMIDORES DE ENERGÍA.12 3.1. Equipos consumidores de energía eléctrica .......................12 3.2. Equipos consumidores de combustibles ...............................14
4.
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO EN PARCELA .............. 18 4.1. Componentes del sistema de riego ......................................18 4.1.1.
Riego y fertirrigación. .................................................................................. 19
4.2. Cálculo de las necesidades hídricas .....................................20 4.2.1.
Necesidades hídricas del cultivo del maíz .............................................. 23
4.2.2.
Necesidades hídricas del olivar ................................................................ 23
4.2.3.
Necesidades hídricas del cultivo del nogal ............................................ 26
4.2.4.
Necesidades hídricas del cultivo del tomate ......................................... 26
1
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
4.2.5.
Necesidades hídricas del cultivo de frutales de hueso......................... 28
4.3. Análisis de los consumos de agua para riego. Comparativa con las necesidades hídricas ..................................28 5.
ANÁLISIS DE SUMINISTROS Y CONSUMOS ENERGÉTICOS. ..... 31 5.1. Tipología de combustibles .......................................................31 5.2. Desglose de consumos de combustibles para transporte y laboreo ..................................................................................................31 5.3. Desglose de consumos de electricidad ...............................32 5.4. Desglose de consumos de electricidad asociados al agua35 5.5. Resumen de consumos energéticos anuales sin agua .....37 5.6. Resumen de consumos energéticos anuales incluida el agua ......................................................................................................38
6.
MEDIDAS DE AHORRO.............................................................. 40 6.1. Medidas de ahorro en la red de riego ..................................40 6.1.1.
Reducción de consumos de agua. ........................................................ 41
6.1.2.
Correcta adecuación del sistema de bombeo..................................... 41
6.1.3.
Medidas a tener en cuenta en el rediseño del regadío....................... 42
6.1.4.
Unidad de riego y equipamiento en las parcelas ................................. 42
6.2. Medidas propuestas para el ahorro en el uso del agua y de la energía........................................................................................44 6.3. Medidas de ahorro y eficiencia en los sistemas de laboreo
2
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y la maquinaria agrícola. ..................................................................45 6.3.1.
El consumo en la conducción .................................................................. 45
6.3.2.
El consumo por las pérdidas ruedas - suelo ........................................... 47
6.3.3.
El consumo en las operaciones agrícolas. ............................................. 49
6.4. Optimización del suministro eléctrico. ...................................53
7.
6.4.1.
Optimización de los parámetros de contratación ................................. 55
6.4.2.
Datos de la simulación de la facturación eléctrica .............................. 58
ESTUDIO DE INTEGRACIÓN DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES. 60 7.1. Integración de energía fotovoltaica .....................................60
8.
7.1.1.
Análisis del sistema consumidor de electricidad................................... 60
7.1.2.
Análisis de la curva de la demanda eléctrica ....................................... 62
7.1.3.
Cálculo del sistema fotovoltaico .............................................................. 65
POSIBILIDADES DE APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DE LOS
RESTOS AGRÍCOLAS GENERADOS EN LA EXPLOTACIÓN. ............... 68 8.1. Identificación de los residuos agrícolas ................................68 8.2. Gestión como residuo no peligroso .......................................69 8.3. Medidas de aprovechamiento de los resíduos ...................69 9.
ANEXOS .................................................................................... 72
3
1. INTRODUCCIÓN 1.1. Objetivos de la auditoría energética en explotaciones grícolas El incremento de los gastos relacionados con el consumo energético, ligado al desarrollo experimentado por las entidades en los últimos años, además de otros aspectos derivados de la demanda de servicios de mayor calidad y la protección medioambiental, exigen cada vez más una gestión energética adecuada. Para lograr este objetivo, una auditoría energética supone una herramienta muy valiosa para conocer la distribución de consumos y costes energéticos, detectar los principales factores que afectan al consumo de energía y evaluar ordenadamente las distintas posibilidades de ahorro energético en función de su rentabilidad. La Agencia Extremeña de la Energía, en su compromiso por introducir medidas que favorezcan el ahorro y la eficiencia energética en nuestra región, y dado su carácter de apoyo técnico a las administraciones y entidades municipales, estableció con la Nueva agricultura Villanovense. la realización de una auditoría energética en las fincas e instalaciones dependientes de la misma. 1.2. Metodología El presente Documento, "AUDITORIA ENERGÉTICA DE LA EXPLOTACIÓN AGRÍCOLA NAVISA", analiza la situación energética actual en las instalaciones de la explotación, y a partir de ella, evalúa cuáles son las mejoras posibles que se pueden introducir, ya sea una mejor racionalización de los equipos, como la introducción de las tecnologías con mejores condiciones de consumo de energía y de comportamiento medioambiental. Para ello se establecen los siguientes capítulos en los que se describen y examinan las propuestas de mejora energética y económica, además de un diagnóstico energético de las instalaciones: Capítulo 1. Introducción Capítulo 2. Descripción de las instalaciones. En este capítulo se describe las instalaciones y sistemas consumidores de energía, especificando en cada caso los equipos constituyentes y sus características técnicas. Capítulo 3. Situación energética actual. Ofrece una visión del contexto energético en la actualidad. Capítulo 4. Diagnóstico de las instalaciones. Se lleva a cabo un análisis de los principales problemas detectados. Capítulo 5. Optimización de la factura eléctrica. En este apartado se determinan las posibles medidas de mejora en la contratación de los suministros eléctricos. Capítulo 6. Propuestas de actuación. Se estudian propuestas y sugerencias de mejora energética a las incidencias detectadas. Capítulo 7. Conclusiones. Resumen final de las propuestas y sugerencias establecidas en los diferentes apartados estudiados.
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2. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LAS INSTALACIONES 2.1. Ubicación y emplazamiento Datos generales Explotación:
Nueva Agricultura Villanovense SA - NAVISA
Nombre de finca:
Quinto Coto y Quinto Pozuelo
Dirección oficina:
Plaza de España, 1, Bajo 1. 06700
Dirección finca:
Camino de Felipe s/n
Población:
Villanueva Serena
de
la
Emplazamiento:
Este del urbano
núcleo
A
B
C
Situación y emplazamiento de parcelas.
SECTOR A:
SECTOR B:
SECTOR C:
Zona nº:
0
0
0
0
1
Polígono nº:
7
8
9
501
9
607
Parcela nº:
11
4
14/35/36/112
9
26
1
Recintos nº:
3/7/9/15/23
1
1
1
1/2/3/4
4
5
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Superficie total:
138,14 Ha
84,36 Ha
77,11 Ha
Ubicación de sector denominada A
Situación de sector
Detalla catastral de sector A
Zona Polígono Parcela Recinto Cultivo
Superficie (Ha)
6
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0 0 0 0 0 0
7 7 8 7 7 7
11 15 TIERRAS ARABLES 11 23 TIERRAS ARABLES 4 1 TIERRAS ARABLES 11 9 FRUTALES 11 7 OLIVAR 11 3 OLIVAR TOTAL SUPERFICIE
62,0808 23,0161 20,5392 11,8094 10,3959 10,305 138,1464
Ubicación de ÁREA denominada B
Lindes de sector B
Detalla catastral de sector B
7
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Zon a
Pol
Parc
0
9
112
0
9
35
0
501
9
0
9
0
Rec
Cultivo
1 FRUTALES
Superfici e (Ha)
Cultivo
13,3899 Improductivo
Superficie (Ha)
Cultivo
2,9916 OLIVAR
Superfici e (Ha) 0,1298
1 Edificaciones
0,0127 FRUTALES
16,5833 Improductivo
0,141
1 TIERRAS ARABLES
4,1351 FRUTALES
12,8007 Edificaciones
0,0069
26
4 FRUTALES
3,2837
9
26
3 Improductivo
0,0048
0
9
26
2 TIERRAS ARABLES
0
9
36
1 FRUTALES
13,3119
0
9
14
1 FRUTALES
5,9805
11,59
TOTAL SUPERFICIE
17,5377 Ha
Ubicación de parcela denominada C
Lindes de parcela C
8
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Detalla catastral de parcela C
Zona Polígono Parcela Recinto Cultivo 1 607 1 4 FRUTOS SECOS TOTAL SUPERFICIE
Superficie (Ha) 77,1113 77,1113
2.2. Distribución y características de parcelas Distribución y características de parcelas en 2011 Superficie:
234,30 Ha
Superficie naves:
550 m2 porche)
% cultivado:
89,94 %
% barbecho:
10,06 %
Regadío:
100 %
Secano:
0%
(+350m2
de
Otros:
9
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2.3. Construcciones existentes Datos constructivos Año de construcción:
>20
Año remodelaciones:
1992, 1996 y 2006
Superficie parcela:
0,891Ha
Superficie total construida:
550m2
Plantas edificio principal:
550 m2
Altura planta:
4
Fig. 2.2.1.- Alzado frontal y trasero.
Fig. 2.2.2.- Interior de nave y estructura de cubierta.
2.4. Uso de parcelas/tipología de cultivos Tipos de cultivo en 2011 Frutales:
76,51 Ha
Maíz:
75,13 Ha
Olivar:
21,09 Ha
Tomate:
19,20 Ha
Nogal:
18,81 Ha
10
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Tipos de cultivo
10% 8%
Frutales
33%
Tomate Olivar Maiz Nogal
32%
Barbecho
8% 9%
Otros:
Barbecho: 23,56 Ha
Tipos de riego en 2011 Superficie total:
210,74 Ha
Goteo:
64,35%
Aspersión:
35,65%
Tipos de riego 36% Goteo Aspersión
64%
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3. DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS CONSUMIDORES DE ENERGÍA. 3.1. Equipos consumidores de energía eléctrica Iluminación interior Fluorescentes 1x40w
3
Fluorescentes 2x36w
8
Potencia total iluminación 696 (W):
Iluminación exterior No identificable – Estándar 60W
6
Total
360W
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Potencia total iluminación (W):
1.056W
Ubicación de los equipos consumidores dentro de la construcción
Otros equipos consumidores INDESIT TA 5 (FR)
Frigorífico:
Termo eléctrico:
Clase de eficiencia energética : A Clase climática : N.ST Autonomía sin energía eléctrica (h) : 22.0 Poder de congelación (kg/24 h) : 4.5 2011 Nivel sonoro (dB) : 44 Consumo energía (kWh/año) : 405 COINTRA TE50 Pot. eléctrica 1.200 W Capacidad 50l Presión nominal: 8 bar Consumo energía (kWh/año) : 438
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Calefactor:
Modelo genérico Potencia 1.500 W Consumo energía (kWh/año) : 115
3.2. Equipos consumidores de combustibles Grupo de vehículos 1 Tipo:
Tractor John Deere
Unidades:
4
John Deere 6510 105c.v.
John Deere 3140 94c.v.
John Deere 3140 94c.v.
John Deere 3140 94c.v.
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Potencia media:
80 c.v.
Total:
360 c.v.
Consumo medio:
2.990 kwh /vehiculo
Total:
11.961 kWh /año
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Grupo de vehículos 2 Tipo:
Tractor
Unidades:
5
Diferentes marcas y modelos
Potencia media:
60 c.v.
Total:
280 c.v.
Consumo medio:
1.999 kWh / vehiculo
Total:
9.995 kWh /año
Unidades:
1
Consumo medio:
6.663 kWh /año
Grupo de vehículos 3 Tipo:
Cosechadora Deere
Potencia:
175 – 239 kW
John
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17
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4. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO EN PARCELA 4.1. Componentes del sistema de riego Las partes principales que constituyen una instalación de riego son las que se describen a continuación: Subunidad de Riego Es el conjunto de laterales (tuberías que portan los goteros), normalmente de PE, así como de tuberías que los alimentan (terciarias) , normalmente de PE o de PVC. Unidad o Sector de Riego Serías un conjunto de subunidades que funcionan juntas, o con las mismas características. Se suelen agrupar las subunidades que funcionarán dentro de un mismo turno de riego Red de distribución: Es el conjunto de tuberías que alimentan a las subunidades y a todos los sectores desde el nudo de cabecera de la red. Normalmente de PVC. Emisores: Se trata de los dispositivos que aportan agua al suelo desde los laterales. Cabezal: Será el conjunto de dispositivos para el bombeo, control, inclusión de fertilizantes y automatismos del sistema de riego. Obra de toma Consiste en una balsa de almacenamiento cuya capacidad se adapta a las necesidades del cultivo y a las dimensiones de la parcela de riego. Estación de elevación Está compuesta por una caseta de obra en la cual van alojadas las bombas de impulsión, la estación de filtrado y los programadores de control. Estación de bombeo La estación de bombeo se compone de las respectivas bombas accionadas por sendos motores eléctricos, capaces de suministrar el caudal máximo proyectado con un coeficiente de seguridad determinado, que garantice cubrir las necesidades hídricas de los cultivos. Equipo de filtración Se compone de un conjunto de filtros de malla con sistema automático de
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limpieza. Cuadro eléctrico y sistema de control El cuadro eléctrico se encuentra ubicado en el interior de la caseta y su misión es la de gobernar el accionamiento y automatismos de la instalación Equipo de fertirrigación Está compuesto por depósitos de PVC con sus correspondientes bombas dosificadoras y sistema de control de caudal. El sistema de riego de NAVISA, integrado en la Comunidad de Regantes del Canal del Zújar cuenta con una red presurizada de aguas, por lo cual no necesita estación de elevación ni de bombeo propia, sino que éstas están integradas en la red de abastecimiento de la propia comunidad de regantes, y en la factura de consumo de agua se incluye el gasto energético de bombeo de la misma. Por tanto, el único consumo energético en los cabezales de riego será el debido a los posibles consumos de los equipos de fertirrigación, filtración y control. El sistema de riego se encuentra distribuido en cinco cabezales, interconectando entre sí las parcelas de riego. Es por ello que una parcela puede estar regada por más de un cabezal. Este hecho impide que exista un control exacto del agua consumida en cada uno de los cultivos.
4.1.1.
Riego y fertirrigación.
El sistema de riego existente es localizado complementado por un sistema de fertirrigación. El riego por goteo está orientado a satisfacer las necesidades de la planta y no a recargar el suelo, como sucede en otros sistemas como el riego por inundación. La utilización de pequeñas dosis de riego, aplicadas con alta frecuencia permite que el suelo constantemente se mantenga con una humedad cercana a la capacidad de campo, convirtiéndolo en el sistema de riego más eficiente (90 % de eficiencia) frente al resto de tipos de riego (75 % de eficiencia en aspersión y 30-35 % de eficiencia en riego a pie). Una de las mayores ventajas del riego localizado es el ahorro de agua, disminución de las pérdidas por infiltración y evaporación, lo cual influye directamente en el empleo de una menor cantidad de agua con el consiguiente ahorro energético.
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Ventajas Menores pérdidas de agua No entorpece las labores culturales Cultivo en condiciones óptimas de absorción Requiere poca mano de obra Utilización óptima y económica de los fertilizantes Adaptable a todo tipos de suelos y topografía Permite el uso de aguas salinas Menor incidencias de enfermedades Posibilidad de automatización
Desventajas Obstrucción de los emisores (requieren de un buen equipo de filtración del cabezal) Mayor costo de instalación 4.2. Cálculo de las necesidades hídricas El conocimiento de las necesidades hídrica del cultivo permite mejorar el uso del agua favoreciendo el ahorro y la eficiencia energética si se proyecta y aplica de manera adecuada. EL volumen de agua en el suelo entre dos instantes de tiempo se puede expresar como:
Las necesidades netas de riego en el cultivo se puede expresar como:
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Se define las necesidades netas de riego como:
-
Evapotranspiración ( ETc)
La evapotranspiración transpiración.
presenta
dos
componentes:
evaporación
y
El agua perdida por las plantas en transpiración es el coste que éstas deben pagar para producir la biomasa (raíces, madera, hojas y frutos). Esta agua debe ser repuesta a los tejidos mediante la extracción del suelo por el sistema radical del cultivo. Para alcanzar la máxima producción el contenido de agua en el suelo debe permitir que el cultivo pueda extraer la cantidad de agua que le demanda la atmósfera. Esa cantidad de agua, transpiración, unida a la que se pierde por evaporación desde la superficie del suelo, constituye lo que se conoce como evapotranspiración máxima del cultivo (ETc). Esta, debe ser satisfecha mediante la lluvia y/o el riego para que la producción del cultivo no se reduzca como consecuencia del déficit hídrico. La evaporación depende fuertemente de la superficie. Así, el riego localizado, como solo moja una fracción reducida de terreno disminuirá el valor de la Evaporación, ahorrando agua. Tiene un inconveniente, al solo mojar una parte del terreno, el resto seco sufre un mayor calentamiento, lo que influye en la radiación térmica al follaje del cultivo, la cual aumenta, produciendo una mayor transpiración. Se puede decir que en términos generales, en los riegos localizados de alta frecuencia, se disminuye la Evaporación, y aumenta la Transpiración, pero en conjunto la ETc disminuye.
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La ETc es el producto de la ETo (Evapotranspiración de referencia) por un coeficiente de cultivo (Kc), un factor de corrección (Ki son las (condiciones climáticas) que se aplica a ETc por las variaciones climatológicas producidas de un año a otro. En la zona de Badajoz aplicaremos un factor 1. ETc = ETo x Kc x Ki
-
Evapotranspiración del cultivo de referencia (Eto)
La evapotranspiración de referencia cuantifica la demanda evaporativa de la atmósfera y corresponde a la evapotranspiración de una pradera de gramíneas que cubre totalmente el suelo y que mediante siega mecánica se mantiene con una altura comprendida entre 10 y 15 cm, que crece sin limitaciones de agua y nutrientes en el suelo y sin incidencia de plagas y/o enfermedades. La ETo se mide utilizando un lisímetro en condiciones estandarizadas. Pero es difícil, disponer de una red de lisímetros a nivel regional, comarcal o local. Por esta razón, para estimar la ETo se ha calculado la evapotranspiración de referencia en mm/día, según fórmulas empíricas siguiendo la metodología de la FAO (manual nº 56), utilizando los métodos climáticos disponibles de la estación de Don Benito “La Cumbres”. Para ello se introducen los datos climáticos de la Datos de precipitaciones y precipitaciones efectivas introducidos en el programa informático propuesto por la FAO, Cropwat 4.0. CROPWAT. Los datos climatológicos utilizados para el cálculo de ET0 han sido los siguientes:
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto
Precipit. mm 44.7 51.9 40.2 48.5 30.3 11.1 1.5 4.1
Prec. efec mm 41.5 47.6 37.6 44.7 28.8 10.9 1.5 4.1
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Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
Septiembre Octubre Noviembre Diciembre
17.8 70.7 57.3 67.2
17.3 62.7 52.0 60.0
Total
445.3
408.8
Datos de precipitaciones y precipitaciones efectivas introducidos en el programa CROPWAT
Mediante la introducción de estos datos de precipitaciones así como de las temperaturas medias, máximas, humedad, velocidad del viento e insolación, el software calcula los valores de la evapotranspiración de referencia ETo.
Conocida la ETo del lugar, bastará calcular el valor del coeficiente Kc a partir de las indicaciones de FAO, para cada uno de los cultivos y obtener la ETc de cada cultivo.
4.2.1.
Necesidades hídricas del cultivo del maíz
Los valores de Kc mostrados en la tabla son valores propuestos por la Junta
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de Extremadura en estudios realizados en las Vegas Altas del Guadiana, cuyo centro es Don Benito. Coeficientes Kc del cultivo del maíz en sus cuatro fases de desarrollo.
Fuente: Manual nº 56 “ Riegos y drenajes”, FAO.
Evapotranspiración (Etc) en el maíz
Los cálculos de la Etc para el cultivo del maíz, se resumen en la tabla siguiente:
En las condiciones más desfavorables (mes de julio) las necesidades hídricas son de 219,5 m3/ha. Siendo las necesidades totales de la campaña de 668,1 mm/ha (6.681 m3/ha).
4.2.2.
Necesidades hídricas del olivar
Los valores de Kc son los propuestos por Pastor y Orgaz (1994) y que aparecen recogidos en FAO 56 para un sistema intensivo de olivar y cobertura del suelo (SC) superior al 60%.
24
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Fuente: Manual nº 56 “ Riegos y drenajes”, FAO.
Según los datos mostrados en la tabla que se ha presentado anteriormente referente a la evapotranspiración de referencia (Eto) y conociendo la kc del olivar, se procede al cálculo de la evapotranspiración del cultivo del olivar. ETo (mm/mes)
ETc (mm/mes)
Kc
Enero
33
0,5
16,5
Febrero
42
0,5
21
Marzo
72
0,65
46,8
Abril
96
0,6
57,6
Mayo
129
0,55
70,95
Junio
159
0,5
79,5
Julio
177
0,45
79,65
Agosto
153
0,45
68,85
Septiembre
108
0,55
59,4
Octubre
66
0,6
39,6
Noviembre
33
0,65
21,45
Diciembre
24
0,5
12
TOTAL
573,3
En el caso que ocupa, se estima que las necesidades hídricas serán de 5.733 m3/ha.
25
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
4.2.3.
Necesidades hídricas del cultivo del nogal
Los valores de Kc son los propuestos por Pastor y Orgaz (1994) y que aparecen recogidos en MANUAL FAO 56 para un sistema intensivo de olivar y cobertura del suelo (SC) superior al 60%. ETo (mm/mes) Abril
ETc (mm/mes)
Kc
96
0,5
48,00
Mayo
129
0,6
77,40
Junio
159
0,6
95,40
Julio
177
0,6
106,20
Agosto
153
0,6
91,80
Septiembre
108
0,6
64,80
66
0,5
33,00
Octubre TOTAL
516,60
La evapotranspiración del cultivo de nogal, en el mes más desfavorable, es de 1.062,0 m3/ha julio. Las necesidades hídricas en toda la campaña será de 5166,0 m3/ha.
4.2.4.
Necesidades hídricas del cultivo del tomate
Los valores de Kc contemplados por FAO 56 para tomate de industria en sus distintas fases de cultivo para una variedad de ciclo medio (110 días) se muestran en el gráfico 1.
26
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
Donde Kc es el coeficiente de cultivo para tomate al aire libre sobre suelo desnudo. Kcb es el coeficiente basal que se refiere a los cultivos de tomate al aire libre sobre algún medio de cobertura de suelo (acolchado plástico, agrotextil, paja, etc.), ya que se elimina parte del componente de evaporación del suelo. Como se puede ver, en las fases iniciales del cultivo la mayor parte del consumo de agua es debido a la evaporación, mientras que en el periodo medio y final del cultivo es la transpiración la principal responsable del consumo hídrico. La evapotranspiración del cultivo (ETc) en función del ciclo del cultivo, se muestra en la tabla siguiente. Días ciclo
ETo (mm)
Etc (mm)
Kc
FASE INICIAL
20
64
0,6
38
FASE DESARROLLO ( Cuajado y crecimiento de frutos)
40
177
0,6
106
FASE MEDIA (maduración frutos)
30
162
1,15
187
FASE FINAL (frutos rojos hasta recolección)
20
114
1,15
131
TOTAL
462
27
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
Las necesidades hídricas del cultivo del tomate serán de 4620 m 3/ha en toda la campaña.
4.2.5.
Necesidades hídricas del cultivo de frutales de hueso
Al igual que en los apartados anteriores, en la tabla siguiente se exponen los valores de Kc y de ETc. ETo (mm/mes)
Kc
ETc (mm/mes)
Abril
96
0,50
28,80
Mayo
129
0,65
46,12
Junio
159
0,70
55,65
Julio
177
0,70
55,76
Agosto
153
0,70
48,20
Septiembre
108
0,65
38,61
Octubre
66
0,65
25,74
TOTAL
298,87
Las necesidades hídricas serán de 2988,7 m3/ha en toda la campaña, siendo el mes de julio el más desfavorable, con unas necesidades de 557 m3/ha. 4.3. Análisis de los consumos de agua para riego. Comparativa con las necesidades hídricas Como en el caso de cualquier cultivo, el agua que realmente tendremos que aportar dependerá en gran medida del rendimiento del sistema que estemos utilizando para el riego. De esa manera, y en líneas generales se puede decir que los rendimientos para los distintos sistemas, aportados por los ensayos realizados reflejados en la bibliografía son los siguientes:
28
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
or aspersión: 0,70-0,75 -0,95 Con estos valores orientativos, podemos decir que las necesidades de agua para el riego, se pueden calcular según la expresión: Necesidades totales = Requerimientos de Riego / Rendimiento del sistema de riego. Las necesidades de agua máximas establecidas por la FAO son las siguientes, teniendo en cuenta un rendimiento global del sistema por goteo de un 90% y por aspersión de 0,70. Como se describe anteriormente, la instalación de riego de cada parcela permite ser regada con distintos cabezales. Por ello, es imposible diferenciar la cantidad de agua suministrada a cada cultivo. El consumo de la campaña 2011 de agua de riego fue de 4.615 m3/Ha. Las necesidades hídricas, superficie y consumo de agua en el 2011 de cada uno de los cultivos se representan en la tabla siguiente: Necesidad hídrica
Supeficie (Ha)
(m3/ha·año)
Frutales
76,51
2.988,70
228.665,44
Tomate
19,2
4.620,00
88.704,00
Olivar
21,09
5.733,00
120.908,97
Maíz
75,13
6.681,00
501.943,53
Nogal
18,81
2.630,00
49.470,30
Barbecho
23,56
TOTAL
234,3
(m3/año)
989.692,24
Teniendo en cuenta las anteriores necesidades hídricas, y los rendimientos del sistema de riego de cada parcela, se calculan los consumos hídricos y consumos reales de riego para cada uno de los cultivos, como se muestra a continuación: Rendimiento sistema de riego
Consumo hídrico (m3/ha·año)
(m3/año)
Frutales
0,95
3.146,00
240.700,46
Tomate
0,95
4.863,16
93.372,63
Consumo riego (m3/ha·año)
(m3/año)
Diferencia (m3/año)
4.615,00 353.093,65 -112.393,19 4.615,00
88.608,00
4.764,63
29
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
Olivar
0,95
6.034,74
127.272,60
4.615,00
97.330,35
29.942,25
Maíz
0,75
8.908,00
669.258,04
4.615,00 346.724,95
322.533,09
Nogal
0,95
2.768,42
52.074,00
4.615,00
86.808,15
-34.734,15
972.565,10
210.112,63
Barbecho TOTAL
1.182.677,73
Como se puede comprobar, el consumo toral de agua de riego en función de las hectáreas cultivadas ascendió a 972.565,10 m3 en la campaña 2011. El consumo hídrico teórico, para las condiciones descritas por FAO, y teniendo en cuenta el rendimiento del sistema de riego, en la combinación porcentual de cultivos descrita anteriormente, es de 1.182.677,73 m3. Se puede concluir que existe una diferencia del 21,60 % entre el consumo real y el estimado teóricamente. Esta diferencia será debida a diferencias entre las condiciones climáticas tipo y las del año 2011, diferencia entre los rendimientos reales y teóricos de los sistemas de riego, deficiencias de los mismos, …
30
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
5. ANÁLISIS DE SUMINISTROS Y CONSUMOS ENERGÉTICOS. 5.1. Tipología de combustibles El consumo energético de la explotación se divide en tres tipologías de combustibles: Electricidad. Gasóleo agrícola para vehículos de laboreo. Combustible para automóviles. A pesar de ser estas las únicas facturas que existen de energía, el agua procedente de la Comunidad de Regantes del Zújar tiene implícito un alto coste energético que se traduce en un coste económico para la Explotación, por ese motivo se analizará una segunda opción que incluya el consumo energético derivado del agua de riego. A continuación se analizan por separado cada uno de las fuentes de consumo energético de la Explotación: Combustibles Suministro eléctrico / agua 5.2. Desglose de consumos de combustibles para transporte y laboreo Existen dos fuentes de consumo de combustible, el gasóleo agrícola y el gasóleo o gasolina para vehículos del personal de la explotación. El suministro de Gasoleo B se hace a través de camión cisterna a un depósito en las instalaciones de la Explotación. El gasóleo A y gasolina se suministra en las estaciones de servicio cercanas. El desglose de consumos para el año 2011 ha sido: CEPSA/La Sirena Gasoleo A y gasolina sin plomo Fecha Litros Coste € 31/01/2011 142 174,02 28/02/2011 159 202,46 30/04/2011 247 327,77 21/05/2011 244 332,72 31/05/2011 351 450,77 30/06/2011 284 367,52 31/07/2011 323 417,96 31/08/2011 333 427,66 31/10/2011 259 339,58
CEPSA / GASOCEX Gasoleo B Fecha Litros Coste € 10/02/2011 3.000 2.610 07/04/2011 2.000 1.880 29/03/2011 1.938 1.782,96 18/03/2011 1.570 1.460,10 07/03/2011 2.000 1.860 14/04/2011 1.000 950 06/05/2011 1.692 1.505,88 31/05/2011 2.000 1.760 20/06/2011 1.849 1.654
31
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
30/09/2011 30/11/2011 31/12/2011
211 194 109
TOTAL Energía
2.856
273,02 256,41 143,50
3.713,39 1.188,1 kWh
08/07/2011 02/08/2011 19/08/2011 14/09/2011 13/09/2011 13/10/2011 01/12/2011 TOTAL Energía
1.911 1.710 3.325 3.025,75 2.000 1.740 1.300 1.170 2.000 1.800 2.000 1.790 2.000 1.920 31.585 28.618,69 315.850 kWh
5.3. Desglose de consumos de electricidad La Explotación tiene contratados en 2011 dos suministros, en alta tensión, a través de dos centros de transformación de la compañía Iberdrola: -
ES 0021 0000 0193 0226 CV ES 0021 0000 0193 0227 CH
En ambos casos los suministros tienen tarifa 3.1A: tarifa específica de tres periodos para tensiones de 1 a 36 kV. Para el análisis de los suministros se ha tomado el período de facturación desde enero de 2011 a diciembre de 2011, como referencia. La facturación mensual realizada en el año 2011 se detalla en las tablas siguientes: Suministro ES 0021 0000 0193 0226 CV
Tarifa
Potencia Punta
Potencia Llano
Potencia Valle
3.1A
49,3 kW
49,3 kW
49,3 kW
Punta (kWh)
Llano (kWh)
Valle (kWh)
Activa total (kWh)
Coste total (€)
Enero
95
190
242,88
528
208,58
Febrero
48
91
100,8
240
93,53
Marzo
78
160
218,88
456
176,35
Abril
139
294
383,52
816
314,13
Mayo
130
259
331,2
720
283,34
Junio
131
269
368,64
768
300,49
696
274,98
Julio
696
32
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
Agosto
125
251
320,16
696
278,78
Septiembre
127
277
388,08
792
313,86
Octubre
130
259
331,2
720
287,88
Noviembre
115
252
352,8
720
286,60
Diciembre
127
277
388,08
792
313,86
1.939
2.579
3.426
7.944
3.132
TOTAL
Suministro
Tarifa
ES 0021 0000 0193 0227 CH
Potencia Punta
Potencia Llano
5 kW
5 kW
3.1A
Potencia Valle 13,2 kW
Punta (kWh)
Llano (kWh)
Valle (kWh)
Activa total (kWh)
Coste total (€)
Enero
148
300
327,12
776
125,55
Febrero
82
168
147,64
398
63,12
Marzo
133
294
321,81
748
116,25
Abril
240
416
481,28
1.137
181,61
Mayo
170
316
393,6
880
144,13
Junio
171
318
435,2
924
150,01
Julio
895
895
145,34
Agosto
164
307
398,16
869
147,00
Septiembre
162
333
478,56
974
161,57
Octubre
167
325
396,72
888
150,73
Noviembre
154
327
423,52
904
151,56
Diciembre
148
364
459,84
971
161,68
2.634
3.468
4.263
10.364
1.699
TOTAL
Se da la situación de que aunque la energía facturada a la explotación sea la mostrada en las tablas, la energía real consumida por la explotación es mucho menor, debido a la energía que la compañía asigna como consumida a través de las pérdidas en la línea eléctrica y la transformación.
33
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
De modo gráfico la siguiente figura representa: los consumos energéticos (kWh); los costes facturados; el consumo energético real; el valor estimado del consumo real:
Consumos y costes energéticos 2.000 1.800 1.600
1.400 1.200 kWh facturado
1.000 800
Factura(€)
600
KWh consumido
400
€ consumidos
200
0
La gráfica anterior, junto con el detalle de la tabla siguiente muestra que existe una importante desviación entre la factura eléctrica y el consumo real de la instalación. Parte de esta desviación ya se ha corregido con la baja de uno de los suministros eléctricos, en el apartado de mejoras se plantearan correcciones al resto de desviaciones. Total kWh facturado
Total Factura(€)
KWh consumido
€ del consumo
Enero
1.304
334
270
44
Febrero
638
157
238
39
Marzo
1.204
293
152
25
34
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
Abril
1.953
496
281
46
Mayo
1.600
427
309
51
Junio
1.692
451
154
25
Julio
1.591
420
151
25
Agosto
1.565
426
192
31
Septiembre
1.766
475
166
27
Octubre
1.608
439
175
29
Noviembre
1.624
438
162
27
Diciembre
1.763
476
177
29
18.309
4.831
2.427
398
TOTAL
5.4. Desglose de consumos de electricidad asociados al agua El agua consumida por la explotación, aunque a efectos contables se cuantifique en litros y euros que factura la Comunidad de Regantes, tiene un importante peso en el consumo energético de la explotación. Si se analizan los datos de ratios energéticos de la Comunidad de Regantes del Zújar se observa que el promedio de energía consumida por la Comunidad por cada m3 de agua servido es de 0,25kWh/m3, siendo el coste económico de 0,03 €/m3.
SECTOR
Factor P Energía de abs/area /m3 potencia (kW/Ha) (kWh/m3)
Coste E por área energético / (kWh/Ha) área (€/Ha)
Coste energético por m3 (€/m3)
I
0,96
0,61
0,22
4478,07
111,95
0,03
II
0,92
0,49
0,22
4836,41
116,07
0,02
III-IV
0,87
0,52
0,22
5620,84
134,9
0,02
V-1
0,84
0,67
0,2
5818,59
122,19
0,02
V-2
0,87
0,37
0,3
4177,25
137,85
0,03
V-3
0,88
0,58
0,21
7295,42
160,5
0,02
VII
0,9
0,7
0,24
4473,41
116,31
0,03
VIII-1
0,9
0,59
0,32
3632,01
123,49
0,03
VIII-2
0,9
0,72
0,24
5594,8
145,46
0,03
35
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
IX_X
0,96
CCRR Promedio
0,90
0,81
0,31
4724,37
146,46
0,03
0,62
0,25
4967,75
130,15
0,03
0,61
0,25
5056,27
131,39
0,03
Si se aplican los valores de la tabla a los consumos de agua de la Explotación NAVISA se obtiene un consumo energético equivalente a 270.323 kWh y un coste económico de 32.438 €.
36
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
5.5. Resumen de consumos energéticos anuales sin agua Tipología de combustible Electricidad Gasolina y gasoleo Gasoleo B Total
kWh 20.461,67 1.188,10 315.850,00 337.499,77
La tipología de combustible más utilizada es el gasóleo agrícola, con un 94% del total frente a un 4% de la electricidad y un residual 0,5% del gasóleo para vehículos de transporte. Reparto de consumos por tipología de combustibles 6%
0%
Electricidad Gasolina y gasoleo Gasoleo B
94%
Cuando estos costes energéticos se traducen a costes económicos, el gasóleo agrícola pierde parte de su margen frente a la electricidad y gasolina, con mayor coste, aunque manteniéndose ampliamente como la energía con mayor coste. Debido a la importancia de este consumo dentro del total de la explotación, se plantearán distintas medidas de reducción de consumos para el laboreo en el apartado de mejoras. Tipología de combustible
€
Electricidad
5.371,04
Gasolina y gasoleo
3.713,39
37
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
Gasoleo B
28.618,69
Total
37.703,12
Reparto de costes por tipología de combustibles 14%
10%
Electricidad Gasolina y gasoleo Gasoleo B
76%
5.6. Resumen de consumos energéticos anuales incluida el agua Si se tiene en cuenta los consumos energéticos asociados al agua, tal y como se analizaba en el apartado 5.4. se observa un importante cambio en la distribución de energías consumidas en la explotación.
Reparto de consumos por tipología de combustibles 3% Electricidad Electricidad derivada del riego
52%
45%
Gasolina y gasoleo
Gasoleo B
0%
38
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
La gráfica resultante muestra cómo el consumo del agua dentro de la explotación supone una importante aportación al consumo energético (45%), con su consiguiente coste económico, que se asume a través de la Comunidad de Regantes. Estos consumos hídricos y su componente energética serán objeto de estudio en el apartado de mejoras y medidas de ahorro. Si estos costes energéticos se traducen a costes económicos, el gasóleo agrícola pierde gran parte de su margen frente a la electricidad y gasolina. La gráfica siguiente muestra la variación en el reparto de costes energéticos cuando incluimos el coste equivalente del kWh de agua.
Reparto de costes por tipología de combustibles
35%
22%
Electricidad Electricidad derivada del agua Gasolina y gasoleo
4%
39%
Gasoleo B
39
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
6. MEDIDAS DE AHORRO 6.1. Medidas de ahorro en la red de riego El regadío aporta más del 50 % de la producción final agraria ocupando solamente el 13 % de la superficie agrícola útil del país. Una hectárea de regadío produce, por término medio, unas 6 veces lo que una hectárea de secano y genera una renta cuatro veces superior. Las medidas más importantes que pueden aplicarse para conseguir un uso eficiente del agua en los regadíos son las siguientes: Introducción de nuevas tecnologías de riego más eficientes. Creación de Servicios de Asesoramiento al Regante (SAR). Formación a los regantes en las nuevas tecnologías y aspectos ambientales. Uso de tarifas binomias (volúmenes-superficies) con penalizaciones por excesos. Colocación de sistemas de control del agua en alta. Mejora de las regulaciones internas (en balsas y/o en los propios canales). Mejora de las redes de transporte y distribución. Mejora de los sistemas de gestión administrativa en las Comunidades de Regantes. Mejora de los sistemas de explotación de embalses con evaluación en tiempo real de las necesidades de agua de los cultivos. Estas medidas para mejorar la eficiencia en el uso del agua, se pueden implementar en beneficio, finalmente, del ahorro y de la eficiencia energética si se proyectan y aplican de manera adecuada. Como se indica anteriormente, las instalaciones de NAVISA están circunscritas a la Comunidad de Regantes del Zújar, contando con una red de suministro presurizada. Por ello las medidas de mejora en la red de riego deberán centrarse en los propios elementos de la instalación. Corresponderá por tanto a la Comunidad de regantes la optimización de los sistemas de bombeo con el fin de conseguir un suministro de agua eficiente energéticamente. En particular, para las instalaciones estudiadas, se proponen las siguientes medidas a tener en cuenta para mejorar la eficiencia energética.
40
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
6.1.1.
Reducción de consumos de agua.
El sistema de riego empleado y el conocimiento de las necesidades hídricas de los cultivos favorecen un uso más eficiente del agua de riego. La elección del sistema de riego a emplear es fundamental (puede pasar la eficiencia de 0,4 hasta 0,95). En este sentido, el riego localizado se considera el sistema más eficiente, reduciendo el consumo de agua con la consiguiente eficiencia energética que esto conlleva, aparte de esto, presenta una serie de ventajas para el suelo y el cultivo, que lo convierte en una de las mejores opciones a la hora de llevar a cabo una instalación de riego.
No obstante, en el caso de modernizaciones que lleven aparejado un cambio de sistema de riego el ahorro de agua, si se produce, puede compensarse con un mayor consumo de energía para los riegos a presión, ya que requieren de media una potencia instalada del orden de 2,0 kW por hectárea.
6.1.2.
Correcta adecuación del sistema de bombeo
Introducción de variadores de frecuencia para funcionamiento de bombas en régimen variable. Automatización de los sistemas de mando, maniobra y control. Posibilidad de construcción de depósitos operativos, en casos determinados. Diseño de redes optimizadas energéticamente. Mejora del factor de potencia de los equipos auxiliares en el bombeo. Elección de la tarifa más adecuada. La mejora de la eficiencia energética de los regadíos que dependen de aportes externos de energía lleva consigo unas inversiones que minoran, en principio, los costes de explotación de la instalación agrícola pero, y sobre todo, tienen un efecto positivo sobre el medio ambiente en cuanto disminuyen la necesidad de producción energética.
41
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
6.1.3.
Medidas a tener en cuenta en el rediseño del regadío La utilización de herramientas de simulación como GESTAR posibilita planificar una óptima explotación del regadío y previene multitud de problemas operativos, puesto que anticipa inmediatamente la respuesta de la red ante múltiples estados de demanda, supuestos o verificados, y detecta las causas que originan las disfunciones. GESTAR dispone de abundantes aplicaciones tanto en la fase de diseño, como en la posterior gestión de las redes de riego. Elegir con criterios de eficiencia energética el tipo de suministro de energía para los elementos de impulsión de una zona regable. El técnico debe ponderar y estudiar una serie de factores, a saber: Suministro en alta o baja tensión. Horas de funcionamiento anual de la instalación. Potencia máxima estimada de la instalación. Posibilidad de automatización de la instalación. Periodos horarios de funcionamiento de la instalación. Costumbres del regante. Posibilidad de cambiar las costumbres de riego. Existencia de lugares para balsas. La posibilidad de automatización del riego es otra de las cuestiones que el proyectista tiene que concretar ya que va a permitir, entre otras ventajas, el funcionamiento de la instalación durante las horas de menor costo, lo que va a repercutir en un menor coste de la energía.
En definitiva un dimensionado de la red efectuado con las actuales herramientas de diseño y control, considerando criterios de eficiencia energética, junto a la elección de la tarifa adecuada y una programación racional del riego, de acuerdo con los periodos horarios de mínimo costo pueden conducir a ahorros en los costes energéticos del orden de 50-60% lo que justifica plenamente una mayor inversión inicial en cuestión de equipos, automatismos, telegestión y, desde luego, en el seguimiento de las recomendaciones de riego del SAR.
6.1.4.
Unidad de riego y equipamiento en las parcelas
Según se expone anteriormente, existen parcelas con cultivo fijo como son los olivos o frutales, y otras donde se va variando el cultivo según la campaña. Es por ello, que se proponen las siguientes consideraciones a tener en cuenta en el diseño de riego y el equipamiento de las parcelas:
Seleccionar el sistema de riego mejor adaptado al cultivo y al tipo de
42
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
suelo y que sea más eficiente en cada caso concreto. Migrar de sistemas de aspersión a goteo cuando sea posible dado el menor consumo de energía en este sistema. Diseño interior de las parcelas en riegos a presión que minimicen los requerimientos de energía, estableciendo criterios de partida de variación de presión y/o caudal entre aspersores o goteos que garanticen la uniformidad del riego sin gravar en exceso el coste de la componente energética. Análisis de las pérdidas de carga en hidrante de forma que éste se encuentre en la zona óptima de trabajo para el caudal de diseño y las pérdidas de carga sean razonables. Ubicar las tomas de riego o hidrantes de forma preferible en puntos altos de la parcela a regar para abaratar el diseño interior. Migrar sistemas de riego gravedad a riego por goteo en base a bombeos accionados por energía solar fotovoltaica. En riego por aspersión la presión requerida en la acometida del hidrante desde la red de distribución a cota de terreno, es de 5,5 kg/cm2 incrementados o disminuidos en el máximo desnivel entre el hidrante y cualquier punto de la superficie regada desde éste, y es posible reducir esta presión disponible hasta los 4,5 kg/cm2 ± el desnivel citado con el ahorro energético consiguiente. En riego por goteo se pueden diseñar parcelas en el entorno de 5 a 10 ha con 4 kg/cm2 de presión antes de hidrante. Se recomienda la elección de goteros de Coeficiente de Variación (CV) inferior al 5% ya que este parámetro es un indicador estadístico de la calidad de fabricación de los emisores y para valores superiores se produce una disminución indeseable de la uniformidad. Se recomienda la elección de goteos poco sensibles a las obturaciones que son función del mínimo diámetro de paso y de la velocidad de circulación del agua en el emisor. Las obturaciones incrementan la pérdida de carga, por un lado y además inducen falta de uniformidad, cuestiones ambas que conducen a un mayor consumo de energía. Mantenimiento de los sistemas de filtrado en parcela en condiciones adecuadas combinado con limpiezas periódicas con ácido y/o sustitución programada de goteros usados por nuevos goteros tras varias campañas, en función del riesgo de obstrucción (por calidad química del agua, obstrucción física o ambas). Las unidades de riego modernas deben tener por tanto sistemas de riego a presión de gran eficiencia y altamente automatizados, con programador de riego que permita elegir cuándo y qué cantidad de
43
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
agua hay que aplicar, y también determinar la cantidad de nutrientes que ésta debe contener. Se puede ahorrar una gran cantidad de agua cuando los regantes tienen este control del agua y pueden programar los momentos de riego para que coincidan mejor con las necesidades de sus cultivos de acuerdo con el SAR. Finalmente, para poder realizar un manejo eficiente, el regante deberá disponer de formación sobre el funcionamiento y mantenimiento de las instalaciones de riego y sus componentes y necesitará información sobre las necesidades de riego de los cultivos, sus necesidades de abonado y las técnicas de fertirrigación adecuadas. Los cursos de formación al respecto, impartidos por el SAR, se revelan fundamentales, solos o en combinación con una adecuada política de incremento de subvenciones para la instalación en parcela cuando se asista a estos cursos de formación.
6.2. Medidas propuestas para el ahorro en el uso del agua y de la energía Formación de regantes: El regante debe disponer de formación sobre el funcionamiento y el mantenimiento de las instalaciones de riego e información sobre las necesidades de agua de los cultivos. Diseño: Fomento de instalaciones eficientes para aplicación de riego en parcela. Evitar el sobredimensionamiento de los bombeos, empleando sistemas de telegestión y variadores de frecuencia que permitan lograr caudales y presiones acordes con la necesidad real. Es esencial que los motores y bombas seleccionados sean aquellos de mayor rendimiento para el rango caudal/presión con el que se va a trabajar. Mantenimiento Programar una buena estrategia de mantenimiento, ya que la pérdida de rendimiento provocará unos altos costes de consumo energético.
44
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
6.3. Medidas de ahorro y eficiencia en los sistemas de laboreo y la maquinaria agrícola. 6.3.1. El consumo en la conducción El consumo de un motor varía según su velocidad de giro y la carga que debe vencer. Actuando sobre el acelerador y la caja de cambios se puede obtener un buen aprovechamiento de la potencia y combustible. Técnicamente la potencia se expresa en kilovatios (kW) y normalmente en caballos de vapor (CV), siendo la equivalencia de 1 kW igual a 1,36 CV. Todo tractor presenta una curva característica de rendimiento de su determinado motor con los principales parámetros de control de la potencia y del consumo. La gráfica siguiente muestra una curva de un motor de 95kW de potencia nominal:
Con 1.600 revoluciones se alcanza la potencia de trabajo, llegando a descender a partir de 1.900 revoluciones. A partir de unas ciertas revoluciones, la potencia del tractor disminuye en vez de aumentar.
45
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
Conceptos utilizados:
Potencia Nominal: es la que el motor puede suministrar en el trabajo continuo al régimen nominal o de funcionamiento máximo recomendado por el fabricante. Potencia Máxima: es la mayor potencia que el motor puede alcanzar. Para el agricultor no debe ser la que mayor consideración obtenga ya que su utilización es muy escasa en los trabajos realizados habitualmente.
La siguiente gráfica muestra los consumos según las revoluciones del motor. Se observa cómo a bajas revoluciones, sobre 1.600, se está trabajando a potencia nominal pero con un consumo mínimo. A partir de ese punto el consumo aumenta exponencialmente aun sin conseguir aumentar la potencia en el tractor. Por consiguiente, una mayor revolución en el motor no supone una mayor potencia, pero sí asegura un mayor consumo.
Con 1.600 revoluciones se alcanza la potencia de trabajo, y el consumo es casi mínimo, a partir de 1.800 revoluciones el consumo aumenta de forma exponencial. Con el tractor por encima de las revoluciones recomendadas se obtiene la misma potencia pero con consumos casi dobles. 46
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Por consiguiente se recomienda, que en la realización de las labores, el tractor deberá desarrollar la potencia necesaria utilizando el régimen del motor y la marcha más adecuados, intentando conseguir el mínimo consumo de combustible. 6.3.2. El consumo por las pérdidas ruedas - suelo En la transmisión de la potencia de la rueda al suelo es donde se producen las mayores pérdidas de energía. Los neumáticos son los elementos que soportan al tractor sobre el suelo y además se encargan de impulsarlo sobre él. La superficie de contacto de los neumáticos con el suelo es muy importante y su perfecto estado asegura una mejor adherencia El patinamiento depende de la fuerza que desarrollen las ruedas y del tipo de suelo donde se trabaja. Además, depende del peso que soportan las ruedas y de la superficie de contacto (con sus formaciones) entre las ruedas y el suelo. En los trabajos de tracción se produce un incremento del consumo de combustible del orden del 15%, debido a las pérdidas por rodadura y por patinamiento o deslizamiento. Las pérdidas dependen en gran medida del peso del tractor; pero en relación inversa: al aumentar el peso del tractor la rodadura es mayor, por el contrario, disminuye el patinamiento. Para reducir al máximo estas pérdidas, que producen un incremento del consumo estimado en el 15%, hay que buscar un equilibrio entre rodadura y patinamiento mediante las siguientes prácticas: A) Lastrado El patinamiento no representa solo una pérdida de combustible, sino que además, el trabajo es de peor calidad y acelera el desgaste de los neumáticos. Se considera que como norma general, trabajando en campo, un tractor de simple tracción debe mantener un patinamiento del 10 al 20% y uno de doble
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tracción del 5 al 15% Pasar del 10 al 25% de patinamiento significa perder el 17% de la capacidad de trabajo y consumir más combustible.
El lastrado del tractor se utiliza para evitar en parte el patinamiento y poder realizar labores diferentes de tracción. Consiste en añadir peso al tractor para equilibrarlo y evitar el patinamiento y puede hacerse con contrapesos delanteros, traseros, en los discos de la rueda o Lastrado INSUFICIENTE: • Patinamiento excesivo y pérdida de la capacidad de arrastre. • Mayor desgaste de los neumáticos. • Consumo excesivo de combustible.
Lastrado EXCESIVO: • Alta resistencia a la rodadura, lo que reduce la potencia disponible. • Sobrecarga de los neumáticos y del cambio. • Compactación del suelo. • Consumo excesivo de combustible.
B) Selección de los neumáticos, doble tracción y bloqueo diferencial Para mantener el patinamiento controlado y ahorrar combustible, se harán los siguientes cuidados: • Controlar y ajustar la presión de inflado al trabajo que se va a realizar y al estado del terreno. • Buena adaptación de los aperos al tractor. • Cambiar sin tardanza los neumáticos desgastados. • Utilizar el acelerador de mano. En general, y salvo en suelos muy secos, los neumáticos anchos, de baja presión y las ruedas gemelas reducen el consumo, prolongan la vida de los neumáticos y respetan la estructura del suelo. El neumático de tipo radial favorece la superficie de apoyo y el agarre en el suelo.
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El peso del tractor produce compactación del suelo y hace aumentar el consumo de combustible. Para evitarlo:
Utilice neumáticos apropiados. Reduzca el lastre cuando no sea necesario. Es importante ajustar la presión de inflado al estado del suelo.
Un desequilibrio en la presión acarrea un mayor consumo de combustible y produce un desgaste más rápido del neumático.
6.3.3. El consumo en las operaciones agrícolas. El consumo registrado en una determinada operación puede variar por encima de un 30%, lo que se puede explicar por los aspectos que se analizan a continuación:
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AHORRO DE COMBUSTIBLE QUE SE PUEDE CONSEGUIR
Régimen del motor y relación de cambio 10-20%
Mantenimiento del motor 5-10%
Adecuación y mantenimiento de aperos 5-10%
Reducir el patinamiento 5%
Neumáticos, doble tracción y bloqueo diferencial 5-10% A) Mantenimiento. El mantenimiento de las máquinas, y especialmente el estado de sus elementos activos, puede variar la potencia demandada para un mismo trabajo. Por ejemplo, el nivel de desgaste de rejas en un arado de vertedera o el estado del filo de las cuchillas de una picadora de forrajes pueden modificar el consumo por encima del 10%. El mantenimiento del motor debe ajustarse al manual de instrucciones del fabricante, especialmente en lo que al motor se refiere. Se tendrá en cuenta, el cambio de aceite y filtros en los periodos recomendados utilizando productos adecuados, el mantenimiento de los niveles de agua o refrigerante y la limpieza de radiadores, la sustitución de filtros del aire y limpieza del intercooler y, el cambio y control del filtro de gasóleo y la bomba de inyección. Un incorrecto mantenimiento del motor puede incrementar el consumo de gasóleo en más de un 10% y puede manifestarse por una elevada emisión de humos por el escape
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del tractor. B) Adecuación de las máquinas a los trabajos y al tractor. Los equipos utilizados deben ser adecuados para el trabajo desarrollado (por ejemplo la profundidad de labreo), permitir un enganche correcto con el tractor (provocar esfuerzos laterales ni excesivos desplazamientos de carga entre los ejes del tractor) y demandar una potencia que pueda ser suministrada por el motor del tractor en unas condiciones adecuadas de funcionamiento. C) Condiciones de funcionamiento del motor diesel. Los consumos específicos más bajos de un motor se registran cuando funciona a un régimen próximo al de par máximo (este régimen figura en el manual del operador del tractor) trabajando con cargas elevadas (ver figura 2.1). En los tractores que no disponen de un regulador electrónico para la inyección de gasóleo, el trabajo a cargas elevadas del motor se puede intuir por un descenso de unas 150 rev/min al pasar de la situación de vacío a la situación de trabajo del motor. Por ejemplo, en un trabajo de tracción, la situación de vacío se corresponde con el embrague pisado (no se transmite movimiento del motor a las ruedas) y el trabajo en carga, a la que está sometido el motor, cuando tras poner una marcha de avance en el tractor se desarrolla el trabajo (marchas más cortas provocan menos descenso de régimen en el motor). D) Consumos en los trabajos de tracción o arrastre. Un índice importante para valorar los consumos de gasóleo es el patinamiento o resbalamiento de las ruedas motrices o tractoras. Se considera que, trabajando en campo, un tractor de simple tracción debe mantener un resbalamiento del 10 al 20% y uno de doble tracción del 5 al 15%; los valores más bajos corresponderán a trabajos en suelos más difíciles de romper (secos y duros) y viceversa. El nivel de resbalamiento, se puede comprobar si el tractor lo permite 6
(dispone de esta función), se puede medir en campo o se puede intuir por la huella del tractor en el terreno. El nivel de resbalamiento se puede reducir, conectando la doble tracción (si el tractor la tiene), incrementando el peso sobre los ejes motores (por ejemplo lastrando con agua las ruedas), utilizando marchas más largas (esto es más operativo disponiendo de grupos de cambio en carga) o conectando el bloqueo del diferencial (si tiene un sistema de desconexión automática para los giros). Algunos tractores tienen funciones de tracción en el que combinan diferentes aspectos. En estos trabajos será determinante el estado
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de los dibujos de las cubiertas de las ruedas motrices; un excesivo desgaste puede incrementar los consumos por encima del 30%. E) Consumos en los trabajos accionando la toma de fuerza del tractor. En primer lugar hay que resaltar que la máquina accionada debe recibir el régimen recomendado por el fabricante, de otro modo se pueden reducir notablemente sus prestaciones. En cuando al acciona-miento desde el tractor, si dispone de más de una posición para el régimen normalizado (540 y/o 1.000 rev/min), se utilizará la posición que permita trabajar con el régimen correcto de la máquina accionada a un régimen del motor del tractor adecuado. Como norma general, se utilizarán las posiciones económicas cuando se empleen máquinas que demandan poca potencia al eje de la toma de fuerza y las posiciones normales cuando se han de suministrar potencias elevadas.
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6.4. Optimización del suministro eléctrico. En la actualidad las instalaciones de NAVISA tienen dos suministros eléctricos. Suministro ES 0021 0000 0193 0226 CV ES 0021 0000 0193 0227 CH
Tarifa 3.1A 3.1A
Potencia Punta 49,3 kW 5 kW
Potencia Llano 49,3 kW 5 kW
Potencia Valle 49,3 kW 13,2 kW
El primero de ellos se ha dado de baja porque no estaba en uso, aun así durante 2011 había supuesto un coste de 2.132€, debido a la alta potencia contratada y las pérdidas en las líneas. La decisión de la baja de este suministro es acertada. El suministro ES 0021 0000 0193 0227 CH ha sido objeto de análisis para mejora y los ratios obtenidos tras aplicar las medidas más adecuadas para este suministro, son los siguientes: -
PRECIO UNITARIO ACTUAL: 0,1638 €/kWh (impuesto eléctrico e IVA incluidos) PRECIO UNITARIO FUTURO: 0,1498 €/kWh (impuesto eléctrico e IVA incluidos) PORCENTAJE DE AHORRO SOBRE EL TOTAL DE FACTURA: 2,99 %
En general, los ahorros económicos que se pueden derivar de la corrección de la facturación eléctrica, son los relativos a los siguientes parámetros: El tipo de tarifa. La tarifa existente en el mercado para alta tensión es una tarifa contratada con una comercializadora de mercado libre. Los precios de esta tarifa son negociados. Estas tarifas serán de aplicación a los suministros efectuados a tensiones superiores a 1kV y son las siguientes: -
Tarifa 3.1A: tarifa específica de tres periodos para tensiones de 1 a 36 kV (tarifa actual). Tarifa 6: tarifas generales para alta tensión.
En este apartado se analiza cuál es la tarifa que se adecua a la potencia a contratar. Además se tendrá en cuenta la posibilidad de solicitar un baja en la línea de alta tensión y contratar un nuevo suministro en baja tensión, para evitar
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las pérdidas en la transformación. El modo de contratación de la potencia y la potencia contratada. La potencia contratada debe ajustarse a su valor real y evitar incrementos debidos al desequilibrio del reparto de cargas entre fases. La forma de fijarla es con limitador de potencia (ICP) o por medio de un maxímetro. La discriminación horaria empleada. De acuerdo con la normativa vigente, el complemento por discriminación horaria establecido tiene en cuenta el distinto coste de la energía eléctrica en cada período horario. Así, la tarifa 3.1A de A.T. con potencia contratada en todos los periodos tarifarios igual o inferior a 450 kW es una tarifa con triple discriminación horaria, que supone diferenciar el consumo en tres periodos. La duración de cada período será la que se detalla a continuación: Períodos horarios P1
Duración 6 horas de lunes a viernes
P2
10 horas de lunes a viernes de los días laborales y 6 horas de sábados, domingos y días festivos de ámbito nacional
P3
8 horas de lunes a viernes de los días laborables y 18 horas de sábados, domingos y días festivos de ámbito nacional
En el caso de la tarifa 6, aplicable a cualquier suministro en tensiones comprendidas entre 1 y 36 kV con potencia contratada en alguno de los periodos tarifarios superior a 450 kW y a cualquier suministro en tensiones superiores a 36 kV, está basada en seis periodos tarifarios en el que se dividen la totalidad de las horas anuales. Esta tarifa no sería aplicable en el suministro de NAVISA. La corrección del factor de potencia cuando sea necesario. El incremento del consumo de energía reactiva conlleva un aumento de las potencias que han de circular a través de las líneas por las que se distribuye la energía eléctrica. La potencia que puede transportar una línea tiene un límite que no puede superarse sin perjudicar a la propia línea ni a la estabilidad del suministro.
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6.4.1. Optimización de los parámetros de contratación En cumplimiento del Real Decreto 871/2007 y de la Ley 17/2007 de 4 de Julio de 2007, el 1 de julio de 2008 se suprimieron las tarifas reguladas de Alta Tensión en un nuevo marco regulatorio con los suministros en el mercado libre. A todo suministro en AT que a 1 de julio de 2008 no tuviera un contrato en vigor con una empresa comercializadora, se le asignó la tarifa 3.0.2 de BT (de julio de 2008) incrementada un 5% mensual en energía, potencia y DH. Así mismo, todas las empresas que en enero de 2011 no hayan cambiado su suministro a Mercado Libre, pueden verse afectadas por la rescisión de su contrato de suministro (Orden ITC/1659/2009 y Orden ITC 3159/2009). En cuanto al término de energía reactiva, tanto para la situación actual como para la situación futura, se ha realizado la simulación considerando el procedimiento de cálculo y los precios de los excesos de consumo de reactiva vigentes a la fecha de realización del estudio (Orden ITC/3519/2009, de 28 de diciembre). Una vez que se ha llevado a cabo el análisis de la facturación eléctrica, se puede determinar que el suministro no está optimizado. A) Optimización de tarifa En el caso de la contratación en mercado liberalizado, se seguirá la estructura actual de tarifas de acceso, la cual tiene una estructura binómica compuesta por un término de potencia y un término de energía activa, a los que se añade en su caso, el recargo por consumo de energía reactiva. Los términos principales se obtienen de la forma siguiente: Término de Potencia: Para cada uno de los períodos tarifarios aplicables a las tarifas, se contratará una potencia, aplicable durante todo el año. El término de facturación de potencia será el sumatorio resultante de multiplicar la potencia a facturar en cada período tarifario por el término de potencia correspondiente. La determinación de la potencia a facturar se realizará en función de las potencias contratadas en cada período tarifario y, en su caso, dependiendo de cada tarifa, las potencias realmente demandadas en el mismo durante el período de facturación considerado.
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Término de Energía activa: El término de facturación de energía activa será el sumatorio resultante de multiplicar la energía consumida y medida por contador en cada período tarifario por el precio del término de energía correspondiente. El término de facturación de energía activa se facturará mensualmente, incluyendo la energía consumida en el mes correspondiente a cada período tarifario. Con carácter general, el contrato será anual, existiendo excepción a esta norma en los casos de contratos de temporada y contratos eventuales, que tienen un recargo en el término de potencia. Para la estimación del ahorro conseguido en este punto, se tomarán para la simulación del coste del término de energía y del término de potencia en la situación optimizada, los precios de una oferta de referencia ofrecida por una comercializadora de mercado libre. Las medidas propuestas para la optimización de estos dos términos son: Optimización del término de potencia Una vez analizadas las facturas eléctricas correspondientes al período desde enero de 2011 a diciembre de 2011, se puede concluir lo siguiente: La potencia contratada es superior a la necesaria. En todos los meses se registra una demanda de potencia mínima frente a la potencia contratada, lo que se traduce en estar pagando un término de potencia contratada superior al necesario. Tomando como base los valores registrados en cada período de facturación, y con objeto de minimizar el término de potencia se concluye que el valor óptimo de potencia a contratar debe ser de menos de 5 kW. No obstante, el ahorro a obtener no es sustancial frente al resto del importe de la factura eléctrica, por lo que no se determina como prioritario. En las nuevas condiciones el ahorro obtenido en el término de potencia constituye un ahorro entre el 8 y el 13% con respecto al coste en la situación actual. Actual Optimizada Potencia (kW)
5/5/13,2
5
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Coste suministro (€/año)
1.798,43
1.601,08
Optimización del término de Energía activa: El suministro actual en tarifa 3.1A ofrece pocas posibilidades de mejora frente al cambio a otros operadores con mejores ofertas de mercado. El consumo principal del suministro se debe al término de “pérdidas de transformación prorrateadas a sus días de consumo” tal y como muestran las facturas en el punto 5 INFORMACIÓN DE UTILIDAD.
Como menciona el apartado 5 de la factura, se aplica un 4% y 730kWh/mes, que a efectos de facturación de este suministro supone el 84% de la energía facturada. En base al coste de kWh equivalente calculado con las facturas, el componente de pérdidas supone 1.445€/año: Energía kWh/año Energía activa facturada Energía consumida
total 10.365 activa 1.927
Energía facturada pérdidas
por 8.760
Coste €/año 1.699 263 1.445
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El problema radica en que este suministro está pensado para grandes consumos de energía (p.e. cunando se usan bombeos), teniendo un precio de kWh más barato que el de baja tensión. No obstante, cuando el consumo de energía es pequeño (como la situación actual), los costes de la transformación son mayores que los beneficios por el precio de kWh económico. Se plantean 3 actuaciones para mejorar la situación actual en el suministro. Las tres opciones suponen negociaciones con la suministradora, y en 2 casos el cambio de contrato a baja tensión con tarifa de último recurso: OPCIÓN 1. Baja del suministro actual y solicitud de alta de una línea de baja derivada del transformador más cercano. El coste de esta opción dependerá de la cercanía de centro de transformación más cercano. Se estima que, debido a la proximidad de otras construcciones que tendrán contrato de BT, el coste de esta actuación podría ser amortizable en bajo periodo de tiempo. Será necesario hablar con el suministrador e informarse del posible coste de esta operación. El ahorro anual estaría cercano a los 1.400€ según precio de la tarifa TUR. OPCIÓN 2. Baja del suministro actual, cesión del transformador a la suministradora y solicitud de alta de una línea de baja derivada del transformador que antes era de la propiedad. El coste de esta opción sería nulo, aunque dependerá de la suministradora. El inconveniente de esta opción es que el precio de baja tensión es algo mayor que el suministro en alta, por lo que si en el futuro la instalación volviera a demandar mucha energía (bombeo desde la charca), se estaría pagando algo más del precio óptimo. OPCIÓN 3. Invertir en un nuevo centro de transformación de menor potencia que suponga menores “pérdidas de transformación prorrateadas a sus días de consumo”. En este caso la inversión no saldría seguramente rentable, por lo que no se recomienda. 6.4.2.
Datos de la simulación de la facturación eléctrica
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A continuación se exponen los datos que se han procesado las opciones planteadas en los apartados anteriores, en base a facturación 2011. Período
Punta
Llano
Valle
Activa
Max.
Término
Término
potencia
energía
Impto.
Alquiler
I.V.A.
Total
( €)
( €)
(kWh)
(kWh)
(kWh)
(kWh)
(kW)
( €)
( €)
( €)
( €)
Enero
222
417
578
1.217
2,00
19,86
119,01
7,10
16,00
25,92 187,89
Febrero
148
300
327
775
3,00
19,86
77,48
4,98
16,00
18,93 137,25
Marzo
82
168
148
398
4,00
19,86
40,66
3,09
16,00
12,74
Abril
133
294
322
748
4,00
19,86
74,30
4,81
16,00
18,40 133,37
Mayo
240
416
481
1.137
4,00
19,86
114,17
6,85
16,00
25,10 181,98
Junio
170
316
394
880
2,00
19,86
87,17
5,47
16,00
20,56 149,06
Julio
171
318
435
924
2,00
19,86
90,63
5,65
16,00
21,14 153,28
Agosto
164
307
398
869
2,00
19,86
85,65
5,39
16,00
20,30 147,20
Septiembre
162
333
479
974
2,00
19,86
94,30
5,84
16,00
21,76 157,76
Octubre
167
325
397
889
2,00
19,86
87,96
5,51
16,00
20,69 150,02
Noviembre
154
327
424
904
3,00
19,86
88,35
5,53
16,00
20,76 150,50
Diciembre
148
364
460
971
4,00
19,86
94,31
5,84
16,00
21,76 157,77
TOTAL
1.961
3.885
4.843
10.686
34
238
1.054
66
192
248
92,35
1.798
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7. ESTUDIO DE INTEGRACIÓN DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES. 7.1. Integración de energía fotovoltaica Actualmente el consumo eléctrico de la explotación es menor de 2.500kWh al año, por lo que no resulta rentable la instalación de un sistema fotovoltaico para cubrir las necesidades eléctricas, incluso si se incluyen las pérdidas existentes en la línea de transporte. La gerencia de la explotación está más interesada en la viabilidad de sistemas fotovoltaicos para el suministro eléctrico en los cabezales de riego, donde actualmente no llega la red eléctrica y las bombas de fertirrigación son hidráulicas en vez de eléctricas. Las bombas de fertilización trabajan por diferencia de presiones, por lo que las inyecciones de abono no son exactas debido a las variaciones de la presión del agua suministrada por la Comunidad de Regantes. Los modelos actuales de bomba son hidráulicos, inyectando hasta 200l/h con mezcladoras MF 15053M
7.1.1.
Análisis del sistema consumidor de electricidad
Para analizar la potencia de los módulos y la capacidad almacenadora de la instalación fotovoltaica se ha partido de un cabezal en el que actualmente existe una bomba eléctrica. Para calcular el consumo eléctrico de la bomba se analiza el programa de fertirrigación que tiene NAVISA, calculando el número de litros máximo que tiene que suministrar la bomba en el momento más
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Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
desfavorable.
Max. fertirrigación
Litros /semana
Litros /dia
Horas de bomba
Cabezal 1
4ª semana de Abril
3.780
540
2,7
Cabezal 2
4ª semana de Abril
1.850
264
1,4
Cabezal 3
4ª semana de Abril
2.250
321
1,6
Cabezal 4
4ª semana de Abril
2.000
285
1,4
Cabezal 5
4ª semana de Abril
1.720
245
1,2
En todos los cabezales, la semana de máxima fertirrigación es la 4ª de Abril, una vez calculados los litros y supuesta bomba de 200l/h se obtiene de 1-3 horas de funcionamiento.
Las características de la bomba según el fabricante son las siguientes: Potencia 12V DC 110W Trifásica 230/400 50Hz
61
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
7.1.2.
Análisis de la curva de la demanda eléctrica
Para conocer con exactitud la curva de consumo de la bomba en la fertirrigación se ha instalado un analizador de redes durante una semana en el cuadro que suministra a la bomba y otros componentes. La energía activa consumida en una semana por el cuadro no supera los 48kWh, siendo los consumos diarios máximos de 7 kWh: kWh Consumo acumulado
Jueves Viernes Sabado Domingo Lunes Martes Miércoles 11,5
16,75
23
29
34
41
45
62
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Consumo diario
x
4,5
7
6
4,5
7
4
Las potencias demandadas a lo largo de la semana siguen un perfil similar todos los días laborales, con picos de demanda puntuales a primera hora de la mañana. La demanda de potencia máxima se produce el lunes 18 a las 6:45, con 2.507W de potencia demandada. El comportamiento del resto de la semana fue: W
Jueves Viernes Sabado Domingo Lunes Martes Miércoles
63
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Potencia demandada
1.630
2.349
2.139
x
2.507
1.736
1.473
Hora
6:45
7:00
7:30
x
6:45
7:00
7:30
A lo largo de un día estándar se producen diversos picos de demanda de potencia, entre 5 y 7, siguiendo patrones similares:
De este análisis de redes, junto con el análisis de los programas de fertirrigación, se establece que el sistema fotovoltaico tendrá que cubrir las siguientes características:
64
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-
Potencia instantánea máxima demandada: 2,5 a 3,5 kW Energía a cubrir en el transcurso de 24 horas: 7 a 10 kWh Tensión media de la demanda: 214 V (211V – 219V) Intensidad máxima demandada: 12A
7.1.3.
Cálculo del sistema fotovoltaico
A) Valor medio mensual de la irradiación diaria sobre el plano del generador (Gdm)
La irradiación se calculará para un modulo con 0º de giro respecto al sur y una inclinación de 0º respecto a la horizontal, e periodo de diseño de verano. Datos de partida: Gdm(0) = 8,37 kWh/m2día α = 0º (sur) β = 0º (horizontal) FS = 8 % (chimenea)
Datos calculados: βopt = 19,5º FI = 0,954 K=1 FS = 0,92
Gdm (α,β)= 8,37⋅ 1⋅ 0,954 ⋅ 0,92 = 7,34 kW / m2 día B) Potencia pico mínima del generador
65
Auditoría energética en explotación agrícola NAVISA
ED = Energía media diaria consumida por el sistema, ED (Wh/día) Gcem = 1 kW/m2 Gdm = Valor medio mensual de la irradiación diaria sobre el plano del generador
Datos de partida: GCEM = 1 kW/m2 ED = 2 kWh/dia PR= 0,6 (con inversor y batería)
Datos calculados: P = 0,45 kWp Con modulo de 150 wp = 3 modulos
C) Acumulador
Datos de partida: ED = 2 kWh/dia Vnom = 24 V
Datos calculados: Ld = 83,3 C20 = 440 Ah
D) Coste de la instalación Descripción Módulos fotovoltaicos Componentes de instalación Acumuladores
Coste (€) 1.200 € 800 € 1.450 €
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Instalación TOTAL
600 € 4.050€
Para poder analizar la rentabilidad de introducir un sistema fotovoltaico se debería conocer la mejora de la productividad en los cultivos que resulta de un sistema de fertirrigación más exacto.
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8. POSIBILIDADES DE APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DE LOS RESTOS AGRÍCOLAS GENERADOS EN LA EXPLOTACIÓN. El conjunto de residuos y de subproductos procedentes de diversos sectores cuyo denominador común es ser residuos de naturaleza orgánica que provienen de un proceso biológico es denominado biomasa. La heterogeneidad de recursos aprovechables es una característica intrínseca de los sistemas de producción de energía asociados a la biomasa. En el caso de los residuos agrícolas que ocupa, la valorización agronómica debe ser el objetivo prioritario, siempre y cuando se realicen los tratamientos necesarios para garantizar la calidad del producto y se programen y controlen los planes de aplicación a suelos y cultivos. Estos materiales presentan un contenido hídrico muy variable (según el desarrollo ontogénico del cultivo en la época de recolección), elevado contenido en materia orgánica, fracción mineral variable en concentración total y equilibrio (según el órgano o fracción de que se trate) y relación C/N generalmente alta, aunque con notables diferencias según la naturaleza y composición del residuo. La biodegradabilidad de estos materiales es función del contenido relativo en biomoléculas fácilmente degradables (azúcares solubles y de bajo peso molecular, hemicelulosa y celulosa) y en componentes de lenta degradación (ceras, ligninas y otros polifenoles). El aprovechamiento de los residuos agrícolas presenta una serie de ventajas:
Disminuye el riesgo de incendios Disminuye la aparición de plagas Reducción del coste para el agricultor Utilización de maquinaria convencional Creación de empresas de servicio integral
8.1. Identificación de los residuos agrícolas Extremadura es una región eminentemente agrícola, con un sector de producción basado en un sistema de aprovechamiento principalmente basado en el cultivo de secano (cereales) y en menor medida de regadío (hortalizas y frutas), principalmente asociado éste último a las vegas del río Guadiana. En concreto, para las instalaciones de NAVISA, los principales residuos agrarios generados por la actividad de ésta son los restos vegetales originados en: - Operaciones de mantenimiento del cultivo
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Ej: podas en caso de cultivos leñosos como frutales y olivar, entre otros. - Operaciones de preparación del terreno Ej: restos vegetales no aprovechables de la cosecha anterior, como ocurre en el maíz. - Operaciones de limpieza y desbrozado de márgenes Ej: malas hierbas y restos vegetales ruderales. 8.2. Gestión como residuo no peligroso Los residuos agrarios descritos en caso de no aprovecharse como subproducto agrario, deberán ser tratados como residuo no peligroso de acuerdo a la normativa sectorial aplicable, lo cual implica que el productor o poseedor deba:
Separar el residuo de otros de distinta tipología y clasificación Almacenar temporalmente el residuo en condiciones adecuadas Transportar adecuadamente el residuo Eliminar el residuo en condiciones controladas Controlar documentalmente dicha gestión
8.3. Medidas de aprovechamiento de los resíduos Una de las mejores técnicas y más viables económicamente para el productor del residuo agrario es transformarlo en subproducto y volver a incorporarlo al proceso productivo de su actividad o comercializarlo como materia prima de terceros, pudiendo no sólo ahorrar costes sino obtener ingresos de dicha gestión. Uso agrícola. Compostaje y fertilización del suelo El compostaje es un proceso bacteriano de transformación de la materia orgánica para obtener compost, un abono agrícola natural. Los residuos agrarios contienen un alto porcentaje de materia orgánica, que puede ser reciclada y retornada a la tierra en forma de humus para las plantas y cultivos. De cada 100kg de residuos orgánicos suelen obtenerse del orden de 30 kg de compost. Se conoce como compostaje al ciclo aeróbico (con alta presencia de oxígeno) de descomposición de la materia orgánica, y metanización al ciclo anaeróbico (con nula o muy poca presencia de oxígeno) de descomposición de la materia orgánica. Existen dos métodos para el compostaje: 1) Activo o en caliente, en el que se controla la temperatura para
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permitir el desarrollo de las bacterias más activas, matar la mayoría de patógenos y gérmenes, y así producir compost de forma rápida. Es el proceso más empleado en el compostaje industrial. 2) Pasivo o en frío, en el que no se controla la temperatura, los procesos son naturales y más lentos. Es el compostaje tradicional. Para realizar un buen compost se deben aportar materiales húmedos (ricos en Nitrógeno, como purines o estiércol), y materiales secos (ricos en Carbono, como restos de vegetales y cultivos: ramas, hojas secas, etc.). La forma tradicional de compostaje requiere el simple amontonamiento de estos materiales en capas (capa seca, capa húmeda) o manteniendo la pila con una mezcla homogénea, realizando una acción de mezcla periódicamente. El compost estará maduro y listo para ser utilizado cuando no se distinga los materiales de partida (excepto aquello más duros, como ramas, piñas o huesos de fruta). No debe tener malos olores, será de color oscuro y tendrá escasa humedad. Además tendrá una temperatura ambiente, lo cual es indicativo de la bajada de la actividad microbiana. Uso ganadero: Alimentación y bienestar animal De forma menos frecuente, el residuo agrario procedentes de materia vegetal suele emplearse en la preparación de compuestos alimenticios para el ganado, presentándose así como el alimento más natural de las reses, que facilita el cierre del ciclo. De hecho gran multitud de piensos proceden del procesado industrial de residuos orgánicos agrarios. Otro de los usos ganaderos más frecuentes del residuo agrario es en la preparación del material adecuado para conseguir el bienestar de los animales en las explotaciones agropecuarias y estabulamientos, ya que las camas en las que descansan suelen estar compuestas de paja, serrín o mezcla de éstos. Uso industrial: Fabricación de productos madereros y otros Otra parte de los restos agrarios de origen vegetal son transformados y reutilizados en el proceso productivo de industrias madereras, carpintería y del mueble, ya que muchos de los subproductos y restos pueden ser aprovechados por éstos para la fabricación de utensilios de madera, contrachapado, aglomerados, etc. Aprovechamiento energético Una de las principales propiedades de los residuos agrarios es su
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potencial energético, y por ello, el uso más atractivo de dichos residuos es la generación de energía térmica (calor) o electricidad, por medio de procesos de valorización energética. El origen de este tipo de aprovechamiento surge en el aprovechamiento de los gases que emanan los vertederos de residuos urbanos orgánico, los cuales compuestos principalmente por metano, se empezaron a canalizar y controlar para su combustión controlada para generación de energía. La biomasa es la energía solar convertida por la vegetación en materia orgánica; esa energía se puede liberar por combustión directa (quemándola) o transformando la materia orgánica en otros combustibles. La Biomasa supone el 3,5 % del consumo del mix energético español. El potencial energético como biomasa de residuos agrarios en Extremadura es de 688.000 Tn/año, lo que equivale a 382.000 Tn de petróleo/año. A partir de la biomasa extraída se produce energía en la planta de biomasa o bien se destina para la fabricación de combustible sólido a partir de residuos agrarios, para su posterior comercialización y distribución para su consumo de uso industria y/o doméstico, siendo en este sentido el mercado de los pellets y la biomasa torrefactada los más destacados. Las aplicaciones térmicas con producción de calor y agua caliente sanitaria son las más comunes dentro del sector de la biomasa. En un nivel menor de desarrollo se sitúa la producción de electricidad. La producción térmica sigue una escala de usos que comienza en las calderas o estufas individuales utilizadas tradicionalmente en los hogares. Hoy en día existen aparatos tanto de aire, (las estufas de toda la vida, mejoradas y actualizadas a las necesidades de los usuarios de hoy) que calientan una única estancia, como de agua, que permiten su adaptación a un sistema de radiadores o de suelo radiante y a otros sistemas con producción de agua caliente sanitaria.
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9. ANEXOS Anexo 1. Fotografías. Anexo 2. Detalles de parcelo según SIGPAC de GOBEX.
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