Posts etiquetados ‘Ahorro y Eficiencia energética’

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El viernes pasado salieron nuevamente las ayudas en materia de ahorro y diversificación energética para este año 2018. A continuación tenéis un  resumen que han preparado desde Intergia.

 Básicamente han salido similares a años anteriores pero con matices. Alguno de ellos:

  •        Este año sí que aplican a agricultura pero con un tope subvencionado para ayudas de minimis de 15.000 € (cuando se trate de producción primaria de productos agrícolas)
  •        A diferencia de otros años el autoconsumo conectado a red sí está subvencionado.

 La líneas de ayuda son:

  • Solar Fotovoltaica
  • Biomasa
  • Geotermia
  • Solar termica
  • Minihidraúlica
  • Eólica

 Actuaciones subvencionables para su aprovechamiento en:

  •        Instalaciones agrícolas, ganaderas oindustriales
  •        En el sector servicios y residencial
  •        Electrificación rural
  •        Vivienda
  •        Alumbrado
  •        Bombeo
  •        Regadío
  •        Etc.

 Los beneficiarios:

  •        Empresas privadas y autónomos (máximo subvencionable un 60%)
  •        Corporaciones locales (máximo subvencionable un 70%)
  •        Instituciones o entidades sin ánimo de lucro (máximo subvencionable un 50%)
  •        Comunidades de propietarios (máximo subvencionable un 50%)
  •        Particulares (máximo subvencionable un 50%)

Fecha tope para registrar la petición 25 de Junio.

Foto: Riego Solar Directo en Belchite. Intergia.

 

 

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Recientemente hemos terminado el Proyecto de embalse elevado para la Comunidad de Regantes del Sector VIII del Tramo III del Canal de Monegros en Poleñino (Huesca) con el objetivo de mejorar la gestión energética del sistema del riego por medio del bombeo existente y queremos compartir con todos los resultados que están previstos con la ejecución de esta obra.

La Comunidad está compuesta por un total de 253 comuneros y  suministra agua para riego a una superficie de cultivo de alrededor de 2.500 has. Prácticamente el 100 % de la superficie son cultivos extensivos principalmente maíz, alfalfa y cereales de invierno y se riegan por aspersión

DETALLE DE LA GESTIÓN ACTUAL DEL RIEGO EN LA COMUNIDAD.

En la actualidad la Comunidad de regantes dispone de una balsa de regulación de 186.000 m3 de capacidad total.

De esta balsa se riega una superficie de alrededor de 2.500 has distribuidas de la siguiente forma:

• 925 has en red de gravedad, sin necesidad de bombeo.
• 835 has en red de bombeo de presión media (40 m.c.a.)
• 745 has en red de bombeo de presión alta (70 m.c.a.)

OBJETIVO DEL PROYECTO.

Debido a la estacionalidad del riego frente a otros usos de la energía, el sector agrícola necesita la contratación de altas potencias y en periodos caros para suministrar las necesidades de riego en periodos muy concretos.

Además debido a la variabilidad de las tarifas, los diseños de riego precisan la contratación de periodos que no estaban contemplados en el proyecto original.

A continuación se detalla de forma gráfica la potencia en periodo P-6 disponible y usada por meses (eje abcisas):

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Como puede verse en el gráfico, en el mes de julio que coincide con el de máximas necesidades de riego, solo el 52,5 % de la energía disponible y contratada en el periodo más barato es usada, el resto no se usa.

SOLUCIÓN CONSTRUCTIVA.

Aprovechando la existencia de una meseta en las cercanías de la estación de bombeo a una cota media de unos 420 m. se ha optado por ejecutar un embalse de 250.000 m3 que permita aprovechar la totalidad de las horas de bombeo en periodo P6 en el mes de julio.

A partir de los consumos de agua para las redes presurizadas a 40 y 70 mca se propone cambiar el patrón de contratación de la potencia según la “alternativa balsa” según la siguiente tabla:

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Como conclusión observamos que el volumen del embalse nos permite modificar la potencia contratada de  manera que minimizamos la potencia en los periodos más caros y además la gestión del riego se hace más flexible pasando a disponer de agua para regar las 24 horas del día.

El ahorro del término de energía se cuantifica en unos 10.000 € anuales adicionales.

Por último os recordamos que este tipo de actuaciones suelen ser objeto de ayuda económica por diferentes administraciones, concretamente el Proyecto que se ha descrito  se ha acogido a las  subvenciones para la mejora y modernizacion de regadíos por el Gobierno de Aragón.

 

Independientemente de su utilización para el dimensionado óptimo en la fase de proyecto, la aplicación GESTAR nos permite optimizar el funcionamiento de las estaciones de bombeo.

En una reciente aplicación del software a un caso real  he podido comprobar su utilidad y la sencillez de su manejo. Una vez introducidas las variables, como a continuación explicaré, es el mismo personal de guardería y mantenimiento el que se hace cargo de las futuras optimizaciones, en función de la demanda de los regantes.

En primer lugar se ha realizado la verificación de los datos de nodos (hidrantes) y elementos (tuberías y bombeos). La introducción de los datos de hidrantes y tuberías es bastante intuitivo y únicamente para la definición de la estación de bombeo como un elemento único (aunque se dispongan de varias bombas) se debe pasar por la opción de “regulación de bombeo”.

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En esta opción podemos introducir varias bombas funcionando a unas revoluciones por minuto (r.p.m) fijas y hasta dos bombas funcionando  a régimen variable.  El software nos permite conocer para diferentes caudales que rendimiento vamos a obtener del conjunto de la estación de bombeo. Esto resulta muy útil para la fase de proyecto y también para la posterior gestión. En la siguiente imagen se muestra el resultado que ofrece GESTAR para la simulación de un conjunto de bombas, como una estación de bombeo podríamos decir “compacta” o en la que se simula el conjunto de bombas con una única curva.

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En el “caso de estudio” que presento, la Comunidad de Regantes (C.R) disponía de un listado con las necesidades de agua de los diferentes hidrantes (número de horas de apertura)  y la C.R necesitaba optimizar el bombeo para cubrir esas necesidades. Por ejemplo, desconocían si era  posible “encajar” los horarios de los hidrantes en el periodo P6, con el precio más económico de la energía.

Aunque el estudio se realizó para  los diferentes ramales, con alturas de presión y equipos de bombeo diferentes, los resultados de una de las redes los podemos mostrar a continuación a modo de ejemplo. En la siguiente imagen se aprecian los horarios de riego de los diferentes hidrantes, ya trasladados al GESTAR.

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Uno  de los primeros resultados que nos ofrece el software es el rendimiento del conjunto de la estación de bombeo, como podemos ver en la siguiente captura de imagen:

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También conoceremos el  caudal de la impulsión, en base al cual podemos determinar si la estación de bombeo está funcionando dentro de los parámetros de rendimiento que el fabricante nos haya facilitado, además de contrastarlo con la gráfica mostrada más arriba. El rango de caudales también se debe mantener en unos mínimos para que el rendimiento de las  bombas individuales no disminuya excesivamente, incluidas las bombas con variador de velocidad.

Por último, GESTAR también nos va a ofrecer un listado del estado en el que se encuentra cada nodo (principalmente régimen de presión) para cada intervalo de tiempo que nosotros le hayamos prefijado (media hora, una hora). De esta manera el personal responsable de la gestión de la C.R puede prever si en algún hidrante puede producirse un déficit de presión según el patrón de riego establecido y si es así poder modificarlo de manera sencilla.

En resumen, y bajo mi forma de ver, nos encontramos con una herramienta potente para el diseño de redes colectivas de riego y también para la optimización de la gestión de estaciones de bombeo para riego.

En el anterior post comenté la posibilidad de aplicar la metodología FAO56 a partir de imágenes satelitales combinadas con la información de la red SIAR. También presenté unos resultados comparados de las recomendaciones que se llevan a cabo por la Oficina del Regante y los resultados que se obtienen utilizando imágenes de satélite.

En este nuevo post vamos a profundizar un poco en la metodología FAO 56 y como la aplicamos con la teledetección, a partir de la información aportada por Alfonso Calera y Jesús Garrido en la presentación del Spider Gis en la jornada “EFICIENCIA HIDRICA Y ENERGÉTICA PROYECTOS I+D+i. H2020”  realizada en el CENTER el pasado 13 de abril.

La formulación más avanzada del procedimiento FAO56 incorpora al tradicional uso de coeficiente de cultivo “único” Kc el denominado coeficiente de cultivo “dual” (Wright, 1982), el cual permite acercarnos a la estimación de la evapotranspiración como suma por un lado de la transpiración, o flujo de agua a través de la planta, y por otro de la evaporación desde la fracción de suelo desnuda. Para ello se introduce el coeficiente de cultivo basal, Kcb, como el cociente entre la transpiración de una cubierta en ausencia de estrés y la evapotranspiración de referencia, así como un coeficiente evaporativo, Ke, que recoge la evaporación desde el suelo desnudo.

ET = Kcb ETo + Ke ETo

ET: evapotranspiración del cultivo

ETo: evapotranspiración de referencia

Kc: coeficiente de cultivo “único”

Kcb: coeficiente de cultivo basal o coeficiente de transpiración

Kcb · ETo: es la componente de la transpiración en ausencia de estrés

Ke: coeficiente evaporativo

Ke · ETo: es la componente de evaporación desde el suelo

La abundante literatura científica desde Heilman et al., (1982) Neale et al., (1987), pone de manifiesto la buena relación lineal existente entre el coeficiente de cultivo basal de una cubierta, análogo a un coeficiente de transpiración, y los índices de vegetación, como el Índice de Vegetación por Diferencias Normalizado, NDVI, así como con otros índices como el SAVI.

El NDVI es un parámetro que se obtiene de forma robusta, simple y directa desde las imágenes multiespectrales mediante una combinación algebraica de las reflectividades en el rojo e infrarrojo cercano. El NDVI  mide el tamaño fotosintético relativo de la cubierta, y recoge cómo la cubierta vegetal absorbe la radiación solar fotosintéticamente activa. La relación propuesta entre el valor del coeficiente Kcb, tal y como se define en FAO56 y el índice NDVI se presenta en la siguiente ecuación:

 Kcb = 1.44 NDVI – 0.1

 En cultivos herbáceos se utiliza ampliamente el coeficiente de cultivo único Kc.

Desde las imágenes multiespectrales se obtiene directamente el coeficiente de cultivo basal, por lo que para obtener el coeficiente de cultivo único Kc se ha de promediar la componente evaporativa de la fracción de suelo desnudo. Esta componente evaporativa es altamente dependiente de la superficie efectivamente mojada, esto es del sistema de riego y de la frecuencia, además del sombreado efectivo que la cubierta establezca sobre este suelo y de las propias características del suelo.

La siguiente ecuación que se propone para la relación entre el coeficiente de cultivo Kc y el NDVI ha sido ampliamente validada en cultivos herbáceos como trigo, cebada, maíz, algodón, girasol,… que en su fase de máximo desarrollo alcanzan cobertura completa (Allen, 2011; Cuesta et al., 2005), suponiendo un manejo estándar para sistemas de riego como aspersión y pivot.

  Kc = 1.25 NDVI + 0.1

Para el establecimiento del cultivo después de siembra, en su fase inicial de nascencia, la relación anterior puede infraestimar el valor requerido del Kc, pues en estos casos el comportamiento evaporativo del suelo desnudo es muy dominante. En esta fase suelen ser necesarios riegos frecuentes para garantizar la nascencia e implantación, tal y como se describe en FAO56.

A continuación se presentan los resultados obtenidos, a partir de Spider Gis y mediante la formulación recomendada para cultivos herbáceos, en una parcela cultivada con maíz en la campaña 2014-2.015. En la primera imagen se muestran los resultados de NDVI según se pueden obtener en Spider Gis.

Se aprecian valores por debajo de los esperados en algunas fechas como el 16/6 o el 2/7 en las que la nubosidad puede llevar a este tipo de resultados que eliminamos en nuestros análisis.

 CUANTIFICACION INDICE NDVI PARCELA 89 POLÍGONO 501. CANDASNOS (HUESCA)

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En la siguiente imagen se presentan los resultados obtenidos para el coeficiente basal Kcb:

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A partir del NDVI y con la relación Kc= 1.25 * NDVI +0,1 obtenemos los resultados de la siguiente tabla donde se aprecian diferencias en las necesidades semanales de agua, especialmente en los meses de junio y julio.

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Como conclusión podemos recomendar las herramientas como la teledetección y concretamente Spider Gis para la obtención de recomendaciones de riego ajustadas a la realidad de nuestro cultivo y explotacion.

Hemos publicado esta entrada en el blog de sondas de humedad para regadío.

estacin de bombeo(1)

Como habreis podido leer en los últimos post he hecho referencia al control de calidad y seguimiento del funcionamiento de las redes de riego. En muchas de estas instalaciones nos encontramos también con equipo de bombeo.

Debido al encarecimiento de la energía en los últimos años practicamente todas las instalaciones cuentan con  baterías de condensadores o la tecnología adecuada (variadores de frecuencia) que compense la energía reactiva generada por las instalaciones, de manera que la Comunidad de regantes responsable de la factura eléctrica, no tenga perjuicio económico por este concepto.

En la factura eléctrica mensual aparece la penalización por reactiva cuando el factor de potencia cosϕ tiene un valor menor a 0,95.

En las Comunidad de regantes la energía reactiva se puede resumir como el consumo por parte del transformador y de los motores de las bombas de energía desfasada (“sucia”).

Las penalizaciones se calculan por periodos, solamente para los excesos de energía reactiva consumida, fuera de los periodos valle y con la siguiente fórmula:

P = R (kVArh) – 1/3·E (kWh x Tr ( €/kw)

Siendo:

R: reactiva

E: energía activa

Tr: precio reactiva

La cantidad de energía reactiva por energía total se mide con el factor de potencia (estimado con el Cos ϕ):

11-8-2014 13.8.8 1Donde:

Energía activa consumida:   kWh

Energía reactiva consumida: kVArh

Cuanto más bajo sea el valor de Cos ϕ, más caro es el Tr y por tanto más cara es la penalización por la energía reactiva

Para evitar que las Compañías Eléctricas penalicen por esta energía “sucia”, es necesario instalar una batería de condensadores que contrarreste el efecto de los motores.

Independientemente de lo anterior es fundamental mantener y medir la eficiencia instantánea de los equipos de bombeo.

Si tomamos como referencia las directrices del Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía (IDAE):

– Eficiencia del Equipo de Bombeo > 0,650 (calificada como Excelente por el IDAE).

– Eficiencia < 0,450 (calificada por IDAE como inaceptable)

Entre estos valores se pueden tomar valores según curvas semejante a las penalizaciónes usada por las compañías suministradoras para penalizar los excesos de potencia en la factura eléctrica.

Las curvas características de las bombas hidráulicas nos señalan gráficamente la relación entre el caudal, altura, rendimiento y potencia absorbida en el eje de la bomba. La dependencia entre estos valores se obtiene en el banco de pruebas a velocidad constante. Entre las distintas curvas características, a distintas velocidades de funcionamiento de una bomba, se cumple la ley de semejanza de Newton. En el cambio de un número de revoluciones a otro, el caudal varía linealmente, la altura varía con el cuadrado y la potencia lo hace aproximadamente con la tercera potencia de la relación del número de revoluciones.

La intersección de la curva característica (a unas determinadas revoluciones) de una bomba con la curva resistente de una impulsión determina el punto funcionamiento del sistema. Las bombas con motor eléctrico trabajan a una velocidad constante. Para elegir la bomba adecuada para una instalación, seleccionaremos aquella bomba en la que el punto del funcionamiento del sistema coincida con su rendimiento máximo. Si las alturas de aspiración e impulsión se mantienen constantes el rendimiento será siempre el máximo, aunque, lógicamente, con el uso perderá rendimiento.

Si impulsamos directamente a la red y se modifican los caudales y las alturas manométricas, el punto de funcionamiento se desplazará de su punto óptimo reduciéndose su rendimiento. Así mismo, si las presiones en aspiración (positivas o negativas) se modifican el punto de trabajo se desplazará en la curva reduciéndose su rendimiento.

En estas condiciones de presiones y caudales variables, si queremos mantener unos rendimientos aceptables se deben instalar variadores de frecuencia que adapten las revoluciones de las bombas a los requerimientos del sistema. Si en algún momento los caudales solicitados son muy bajos, incluso con variadores los rendimientos serán bajos. Por esta razón es conveniente fraccionar los sistemas de bombeo con alguna bomba de menor tamaño.

Los rendimiento de las grupos de bombeo (motor+bomba) trabajando en condiciones estables pueden estar, en una instalación bien diseñada, por encima del 75 % y debido al elevado coste de la energía eléctrica es fundamental mantener la eficiencia y para ello llevar a cabo labores de mantenimiento y monitorizar los principales parámetros de los equipos.

Tal y como indicaba en el post anterior, uno de los indicadores relacionados con la calidad de las redes de riego en los proyectos de participación pública privada en regadíos (y que también se puede utilizar en el resto de infraestructuras hidráulicas de riego) es el “coeficiente mensual de servicio de presiones”.

Este indicador pretende asegurar que se cumplan con las presiones mínimas que se establezcan en el proyecto constructivo.

Están presiones vendrán determinados por la pérdida de carga que se produzca con los caudales de diseño. Estos caudales se suelen determinar para una determinada alternativa de cultivo, utilizando datos climatológicos de una serie de años y para el mes de máximo consumo.

Se suele asumir que un determinado número de años del periodo estudiado la instalación estará infra-dimensionada. Además se debe asumir que si hubiera un cambio de alternativa y se intensificara el cultivo de especies con elevadas necesidades hídricas (maíz, alfalfa, dobles cosechas) la instalación podría estar infradimensionada durante un número mayor de años. Evidentemente esta situación se dará en los meses con más necesidades hídricas del año.

Por otra parte, en el proyecto  se calcula la instalación a la demanda pero para un determinado coeficiente de simultaneidad. Esto quiere decir que no está previsto que todas las tomas rieguen al mismo tiempo. Si una mayoría de los regantes quieren regar de noche o después de una semana con mucho viento, la instalación tendrá problemas de presión.

Por otro lado, en la fase de proyecto se considera que la distribucion de los cultivos (unos con más requerimientos hídricos que otros) se realiza de forma aleatoria en el perímetro de riego de cada zona. Si en un ramal se concentra todo el cultivo de altas necesidades (maíz), ese ramal tendrá más perdidas de carga de las previstas y la presión será inferior a la exigida. Este escenario no es descartable en zonas donde existan cooperativas o empresas que gestionen fincas por ejemplo para deshidratar alfalfa y por tanto puede haber un elevado número de parcelas con un mismo cultivo.

En las condiciones de diseño, cuando el caudal de trabajo coincida con el de diseño, ¿qué puede suceder para que la presión sea inferior a la mínima?

  • Que se haya instalado una tubería de menor diámetro de la calculada en los proyectos.
  • Que la rugosidad de la tubería aumente por abrasión y la pérdida de carga sea mayor. Con el tiempo todas las tuberías son más rugosas pero su incidencia no va a ser apreciable.
  • Que las válvulas no abran completamente y provoquen una pérdida de carga excesiva. Los transductores de presión detectarán rápidamente esta anomalía.
  • Que no funcionen correctamente los reguladores de presión y provoquen más pérdida de carga de la prevista. Los transductores de presión detectarán rápidamente esta anomalía.

Además, aunque las presiones sean correctas es fundamental el buen funcionamiento de los transductores y el telecontrol para poder monitorizar el sistema. Un correcto sistema de gestión por telecontrol en el que estén incluidos los principales datos hidráulicos de la red permitirá adelantarse a los posibles problemas de bajas presiones y proporcionar soluciones de gestión, como podría ser el riego por turnos. Palabras casi malditas entre los regantes, estas del riego por turnos, y que sin embargo podrían llevar a importantes ahorros energéticos a cambio de libertad para elegir el momento del riego. Mi experiencia con determinadas Comunidades de Regantes que, a veces  obligadas por limitaciones en sus infraestructuras, están utilizando el riego a turnos es positiva. El gestor de la Comunidad dispone de herramientas informáticas para facilitar su gestión si bien también me he encontrado con Comunidades de Regantes que lo gestionan con una plantilla en papel y poco más. Pero esto ya es historia para otro post.