El bombament solar en el regadiu

1. INTRODUCCIÓ

L’important increment del preu de l’energia elèctrica en els darrers anys està condicionant la rendibilitat de moltes explotacions agrícoles que requereixen energia elèctrica per regar. En aquest escenari, es plantegen diverses alternatives orientades a disminuir la factura elèctrica, entre elles l’autoconsum mitjançant energies renovables. Es tracta que les pròpies Comunitats de Regants o Regants individuals, generin part o la totalitat de l’energia que consumeixen utilitzant fonts renovables com la eòlica, la hidràulica i la solar fotovoltaica, entre altres.

Aquest sistema d’autoconsum comporta importants avantatges: les pròpies de la utilització d’energies renovables, la rebaixa del cost energètic dels bombament i una menor dependència d’un mercat elèctric força volàtil, amb contínues oscil·lacions de preus.

2. MARC NORMATIU

La normativa de referència és el RD 900/2015, el qual regula les condicions administratives, tècniques i econòmiques de l’autoconsum.

Els principals aspectes que incorpora l’esmentat RD i que s’han de tenir en compte al plantejar-se la possibilitat d’implantar un bombament solar són els següents:

• Només és d’aplicació a les instal·lacions connectades a la xarxa elèctrica.
• Limita la potència de generació a la potència contractada de les instal·lacions. És a dir, la potència màxima d’una planta fotovoltaica serà la potència contractada del punt de subministrament. Per tant, no es pot tenir una petita potència contractada a la xarxa de subministrament i instal·lar una gran planta fotovoltaica.
• Estableix uns peatges per l’energia autoconsumida, quedant exempts els consumidors amb una potència contractada menor o igual a 10 kW. Cal esmentar que aquest peatge, també anomenat “peatge al sol” ha tingut una important oposició de la societat, i a data d’avui no es coneix cap cas on s’hagi aplicat.
• No permet el balanç net anual. Aquest és tractaria d’un sistema en el que l’usuari lliura o rep energia del sistema elèctric segons necessitats. L’energia a abonar és la diferència entre l’energia produïda i alliberada a la xarxa i la energia importada de la xarxa. Aquesta és una demanda de les Comunitats de Regants, ja que el regadiu té la particularitat de tenir una demanda molt estacional, amb consums molt importants en una part de l’any i pràcticament nuls en la resta de l’any.

Atenent a la normativa actual, es plantegen 3 principals tipologies d’instal·lacions d’autoconsum: 

1. Instal·lacions interconnectades, en les quals hi amb connexió física amb la xarxa de distribució elèctrica, les quals estan subjectes al RD 900/2015.
2. Instal·lacions desconnectades de la xarxa de distribució, també anomenades aïllades, no subjectes a l’esmentat RD.
3. Instal·lacions connectades hidràulicament però parcialment aïllades elèctricament. En aquest cas, part de les bombes estan connectades a la xarxa de subministrament elèctric i una altra part de les bombes s’abasten de la planta de generació fotovoltaica. Aquesta tipologia d’instal·lacions no estan subjectes al RD 900/2015.

3. SITUACIÓ ACTUAL DELS BOMBAMENTS SOLARS

En els darrers anys l’energia solar fotovoltaica ha tingut un important desenvolupament, demostrant ser un sistema fiable i robust. Aquest aspecte juntament amb la gran disminució del cost de les plantes fotovoltaiques, la converteixen en una alternativa als subministraments mitjançant línies elèctriques o grups electrògens.

La implantació de la generació fotovoltaica en bombaments d’una certa importància, amb potències de més de 100 kWh, va iniciar-se fa uns 3 anys. Actualment, el major nombre de bombaments solars es troba a la província de Valladolid. És tracta d’instal·lacions aïllades que anteriorment s’abastaven mitjançant grups electrògens, en les que l’estudi de viabilitat va determinar períodes de retorn de la inversió d’entre 5 i 7 anys. També s’han realitzat instal·lacions importants a la zona de Llevant, principalment Murcia i Alacant i darrerament a Catalunya i Aragó.

A part d’aquestes referències, hi ha un gran nombre de noves iniciatives per desenvolupar projectes de bombaments, ja sigui en sistemes aïllats o connectats a la xarxa elèctrica.

Per altra banda es important mencionar el desenvolupament del projecte «MASLOWATEN, Market uptake of an innovative irrigation solution based on low water-energy consumption», coordinat pel Instituto de Energia Solar de la Universidad Politécnica de Madrid, l'objectiu del qual és l'aplicació i la replicació comercial dels sistemes de bombament fotovoltaics amb consum d'energia zero per al reg en l'agricultura productiva. Els resultats es transferiran al sector, i són indispensables pel desenvolupament a nivell comercial d’aquesta nova tecnologia.

4. FACTORS QUE CONDICIONEN LA VIABILITAT DELS BOMBAMENT SOLARS

Actualment es disposa d’una tecnologia que permet la seva implementació en molts bombaments, si be és indispensable la realització d’un estudi de viabilitat financera de la inversió a dur a terme en cada projecte. A continuació s’analitzen els principals factors que condicionen la viabilitat dels projectes de bombament solar.

4.1. DESPESA ENERGÈTICA ACTUAL EN BOMBAMENTS EXISTENTS
En el cas de bombaments existents la viabilitat d’una instal·lació de generació fotovoltaica com a font alternativa de subministrament està condicionada pel cost que es paga actualment de l’energia. Així, si es disposa d’un línia de subministrament elèctric, i el consum es produeix en les hores vall de la tarifa elèctrica, un bombament solar serà poc viable. Per contra en els casos en els que el perfil de consum és de hores planes o punta el projecte pot tenir una alta viabilitat. Es important destacar que en aquests casos en que ja es disposa de línia de subministrament elèctric i es decideix instal·lar una planta fotovoltaica, no sol ser aconsellable desconnectar-se de la xarxa.

En els casos que el subministrament actual es realitza mitjançant grups electrògens, la viabilitat de la inversió estarà molt condicionada pel cost dels carburants, el qual sol ser molt volàtil.

4.2. COST DE LA LÍNIA DE SUBMNISTRAMENT ELÈCTRIC EN NOUS BOMBAMENTS

El cost de la línia de subministrament elèctric condiciona la viabilitat de la inversió en els nous bombaments. En els casos que els cost de la línia elèctrica sigui molt elevat, el bombament solar pot ser una alternativa molt interessant.

4.3. DISTRIBUCIÓ ANUAL DE LA DEMANDA ENERGETICA

Per avaluar la viabilitat d’una instal·lació és indispensable conèixer la distribució de consums anuals, amb l’objectiu d’aconseguir el màxim solapament entre la corba de demanda hídrica i la corba de producció fotovoltaica anuals.

Per tal d’aconseguir el màxim solapament anual entre la corba de demanda hídrica i la producció fotovoltaica és necessari tenir una alternativa de conreus en la que es maximitzi la campanya de reg anual i evitar, en la mesura del possible, puntes de demanda molt importants en els mesos d’estiu. La construcció d’embassaments per regular aquests desajustos anuals, només sol ser viable en els casos de petites zones regables, amb dotacions de suport, ja que en els casos de grans zones regables els volums requerits són molt elevats i per tant les inversions a realitzar molt grans.

4.4. GESTIÓ DE LA DEMANDA DIÀRIA

La gestió dels desajustos diaris entre les corbes de demanda hídrica i producció fotovoltaica depèn de si es tracta d’un bombament a una bassa de regulació o a un bombament directe.

• Bombaments a bassa de regulació. Els desajustos entre producció i consum es solucionen mitjançant una bassa de regulació situada a una cota suficient per regar. El cabal de bombament a la bassa va variant, dins d’un rang de treball, en funció de l’energia solar generada, mitjançant la utilització de variadors de freqüència a les bombes. Es tracta d’una molt bona alternativa sempre que la orografia del terreny permeti la construcció d’una bassa amb alçada suficient i a una distància pròxima a zona de reg.

Figura 1: Esquema de bombament solar amb bassa de regulació

• Bombaments directes. En aquests casos, al no existir una bassa de regulació i al tractar-se normalment de demandes a pressió constant i cabals determinats per la demanda, requereixen de sistemes de regulació més complexos. Aquests bombaments requereixen, a part de la utilització de variadors, una gestió centralitzada de la demanda, i en determinades ocasions, de sistemes complementaris de generació (grups electrògens o línia de subministrament elèctric).

Figura 2: Esquema de bombament solar directe a la xarxa de reg.

Cal tenir en compte, que tot i l’important desenvolupament dels sistemes de bateries, a data d’avui no es considera que la seva utilització sigui viable en la majoria de casos de bombaments solars.

Autors:
Xavier Guixà Martorell
Joan Latorre Pifarré
Divisió Obres Hidràuliques d'Infraestructures.cat