El riego solar es uno de los avances más innovadores de los que actualmente se benefician los nuevos cultivos agrícolas en Chile y cuya implementación se está realizando de forma satisfactoria por un número cada vez más elevado de agricultores, gracias a los Concursos Ley N° 18.450.

Las ventajas más importantes del riego solar conectado a la red, son:

• RIEGOS 100% LIBRES DE PAGO POR ELECTRICIDAD

Los agricultores pagan CERO por la electricidad demanda en el bombeo y riego.

• EQUIPOS DURABLES Y CONFIABLES

Los sistemas solares tienen una vida útil estimada en más 35 años.

•  MANTENIMIENTO BÁSICO

Necesitan un escaso mantenimiento que debe conocer el agricultor.

• ENERGÍA LIMPIA

Reduce la emisión de CO₂ que aceleran el calentamiento global.

• DIFERENCIACIÓN

Energía renovable, tecnología de punta y ecología, diferencian al productor agrícola y su cultivo de otros similares.

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EQUIPOS Y ELEMENTOS QUE FORMAN PARTE DE UN RIEGO SOLAR CONECTADO A LA RED

Las demandas de energía para el riego que requieren grandes instalaciones de energía solar fotovoltaica, típicamente de 10 a 300 kW, por lo general integran soluciones conectadas a la red. Los componentes que forman parte de estos sistemas incluyen un generador solar compuesto por paneles solares, un inversor para convertir la electricidad DC generada en electricidad CA, controladores de potencia y electricidad, y bombas para elevar el agua desde la fuente a los puntos de consumo.

Elementos que forman parte de un riego solar conectado a la red

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PRINCIPIOS DEL DIMENSIONAMIENTO ÓPTIMO PARA RIEGO SOLAR 100% LIBRE DE PAGO POR ELECTRICIDAD.

1. PRIMERO APLICAR EFICIENCIA EN EL RIEGO PARA REDUCIR EL CONSUMO DE AGUA Y ENERGÍA, Y DESPUÉS APLICAR RENOVABLES.

Selección de motores y bombas con mayor rendimiento energético para el rango caudal/presión con el que se va a trabajar, evitando el sobre-dimensionamiento de los equipos de bombeo, y utilizando sistemas que entreguen caudales acordes con la necesidad hídrica del cultivo y la evapotranspiración de la zona geográfica del proyecto.

2. EL DIMENSIONAMIENTO ÓPTIMO DEL SISTEMA ENERGÉTICO FOTOVOLTAICO DEBE SATISFACER LOS COSTOS ASOCIADOS A LA DEMANDA ENERGÉTICA ANUAL CONSUMIDA POR EL BOMBEO Y RIEGO.

El dimensionamiento optimo del riego solar on grid cumplirá el  objetivo de satisfacer el 100% de los costos asociados de la demanda energética anual del bombeo y riego. Esto se basa en que, a diferencia del sistema de riego que tiene una demanda energética estacional (septiembre-abril), el sistema fotovoltaico conectado a la red (on-grid) genera energía todo el año. Cuando la energía solar no es aplicada al riego, especialmente entre mayo y agosto, estos excedentes son inyectados a la red eléctrica local y pagados anualmente al agricultor (Ley generación distribuida).

Al considerar los aportes energéticos anuales que realiza el sistema fotovoltaico optimizamos el uso de la energía solar aplicada a la gestión del riego, abasteciendo el 100% la energía del riego sin sobre-dimensionar la potencia fotovoltaica instalada (cantidad de módulos), ni generar excedentes de energía.

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EJEMPLO DE DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULO DE POTENCIA FOTOVOLTAICA.

• Un sistema de bombeo y riego impulsara diariamente 978 [m³/día] a una presión estimada de 16 [m.c.a] en la etapa de bombeo pozo-estanque de acumulación y entre 43 y 48 [m.c.a] en la etapa riego, lo que genera una demandara energética de 592  [kWh/mes] en el mes de máxima demanda y 29.924 [kWh/anual]. Con este dato se realiza la simulación para determinar la potencia instalada de módulos solares necesaria para satisfacer esta demanda energética en la zona del proyecto.

• Basados en los datos de radiación solar del Explorador de Energía Solar del Ministerio de Energía de Chile y considerando orientación norte con un ángulo de inclinación de los módulos solares de 25,28 [º] para maximizar su generación energética anual, se establece que con una potencia FV instalada de 29 [kWp] se producen en el mes de enero 891 [kWh] y 44.824 [kWh] anuales, lo que cubre el 87 % de la demanda enérgica del riego en el mes de máxima demanda y el 100% de la energia y los costos asociados a la demanda energética anual del proyecto.

• Existe una diferencia entre la energía demanda por el riego y la producción solar que se equilibra cuando valorizamos los costos asociados al consumo eléctrico de la red Tarifa AT 4.3 (16.798 [kWh]) y el pago por energía inyectada a la red como excedente de la producción solar (28.027 [kWh]). En esta caso el agricultor esta 100% libre de pago por energía, desarrollando una gestión energética eficiente entre lo que auto-consume del sistema FV y de la red eléctrica, y lo que inyecta con excedente FV.

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Tabla 3: Valorización de costos asociados al consumo eléctrico de la red Tarifa AT 4.3 y el pago por energía inyectada a la red como excedente de la producción solar proyectado para el bombeo y riego.

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• La siguiente imagen describe la gestión energética eficiente diaria (24 horas) del riego solar considerando la demanda energética horaria del bombeo y riego (19 horas); generación del sistema fotovoltaico; energía inyectada a la red cuando la generación FV supera la demanda energética horaria del bombeo y riego y; consumo energético de la red local cuando la demanda energética del bombeo y riego superan la generación FV (horas extremas). Esto se realiza de manera automática.

Imagen 1: Gestión energética riego fotovoltaico en autoconsumo mes de máxima demanda de riego.

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• Si comparamos un sistema fotovoltaico para cubrir nuestra demanda energética anual de 44.824 [kWh], dimensionado bajo el criterio de DIMENSIONAMIENTO ÓPTIMO 100% LIBRE DE PAGO POR ELECTRICIDAD con otro dimensionado bajo el criterio de DIMENSIONAMIENTO FV 100% MES MÁXIMA DEMANDA RIEGO , tenemos que:

Tabla 1: Comparación de dimensionamiento de sistema FV según demanda anual de energía y demanda mes máxima demanda de riego

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• La siguiente imagen describe una simulación de la gestión energética anual del sistema de riego y el sistema solar fotovoltaico considerando generación del sistema fotovoltaico; energía inyectada a la red cuando la generación FV supera la demanda energética horaria del bombeo y riego; la demanda energética horario del bombeo y riego y; consumo energético de la red local cuando la demanda energética del bombeo y riego superan la generación FV.

Tabla 2: Gestión energética anual del sistema de riego y el sistema solar fotovoltaico proyectado para el bombeo y riego.

• Existirá inyección de excedentes del sistema fotovoltaico a la red eléctrica local que ayudaran al agricultor a compensar el pago por potencia instalada (pago constante) reduciendo al mínimo el costo de estar conectado a la red eléctrica local.

• En caso de falla o falta del recurso solar, el sistema de riego funciona de manera normal y automática con energía de la red eléctrica convencional.

Si quieres innovar, contáctate con nosotros para evaluar tu proyecto a info@elementalenergy.cl

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El bombeo solar directo independiente de la red eléctrica, se ha posicionado con gran fuerza en los últimos años gracias a la reducción de costos de funcionamiento que supone frente a los sistemas de bombeo y riego alimentados por generadores diésel. Solo por los ahorros en el gasto de combustible, los sistemas de bombeo y riego fotovoltaico amortizan su inversión en un periodo de 3 a 5 años.

La agricultura actual necesita energía de fuentes sostenibles y económicas para crecer y ser más competitiva en un mercado que exige y premia formas de producir alimentos más sustentables y saludables para las personas y el medio ambiente.

Los Concursos Ley N° 18.450, subsidian riego fotovoltaico CERO GASTO DE ENERGÍA, algo muy atractivo para el agricultor que en las primeras temporadas de cultivo no obtiene ingresos o muy bajos y los gastos de energia son altos. ¿Postularas alguno este 2016?. 

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EVALUACIÓN ECONÓMICA DEL RIEGO FOTOVOLTAICO AISLADO

Los sistemas de bombeo y riego solar directo o aislado de la red eléctrica ofrecen a los agricultores la posibilidad de reducir sus gastos energéticos producidos por el consumo de combustible del moto-generador y la huella de carbono de sus productos, es decir la cantidad de emisiones de gases perjudiciales para el medio ambiente asociados al proceso productivo, lo que constituye una importante diferenciación con otros productos similares. Los ahorros en el gasto de combustible amortizaran la inversión del riego fotovoltaico en un periodo de 3 a 5 años.

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COSTOS DE IMPLEMENTACIÓN

En este punto el cliente debe valorar no solo el costo del sistema en base a la potencia de la bomba, sino la reducción efectiva del costo por litro de agua regada en función de la necesidad del cultivo y su duración en el tiempo. Aquí volvemos a ver como la calidad de los equipos y el dimensionamiento óptimo, son claves para desarrollar competitividad y fiabilidad a largo plazo, ya que estos proyectos se visualizan para una vida útil que supere los 20 años de funcionamiento (garantía de fábrica módulos fotovoltaicos).

El tamaño del proyecto a desarrollar influye fuertemente en su costo de implementación sea este para una pequeña huerta o varias hectáreas, debido a costos fijos de la instalación y economías de escala.

Es así que para un proyecto de riego fotovoltaico que se realiza en una ubicación geográfica específica, se generan distintos valores en el precio del kilo-watt fotovoltaico instalado, como se muestra en la imagen adjunta.

Por ejemplo:

• La instalación de 1 [kWp] fotovoltaico para abastecer una hectárea de riego tiene un costo aproximado de 192 [UF] por kilowatt fotovoltaico instalado, en total 192[UF] (1×192).
• Para una instalación de 5 [kWp] fotovoltaico para abastecer 5 hectáreas de riego tiene un costo aproximado de 133 [UF] por kilowatt fotovoltaico instalado, en total 665 [UF] (5 x 133).
• La máxima economía de escala la encontramos en proyectos con una potencia instalada superior a 10 [kWp] en adelante, con un costo aproximado de 93 [UF] por kilowatt fotovoltaico instalado, en total 930 [UF] (10 x 93).

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DIMENSIONAMIENTO ÓPTIMO

El primer paso para la obtención del máximo rendimiento del sistema se basa en contar con un óptimo dimensionado de los sistemas de bombeo solar. Para ello, herramientas de cálculo son claves para obtener unos números basados en resultados de campo y experiencia.

De este modo los clientes obtienen una información de calidad y garantía, reduciendo riesgos de error. La fiabilidad de los datos de partida es un factor crucial para el buen término de cualquier proyecto.

Post anterior ¿Cómo se diseña de manera óptima un riego fotovoltaico?

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CRITERIOS DE DISEÑO

El bombeo solar directo independiente de la red eléctrica se ha posicionado con gran fuerza en los últimos años gracias a la reducción de costos de funcionamiento que supone frente a los sistemas de bombeo y riego alimentados por generadores diésel. Solo por los ahorros en el gasto de combustible estos sistemas amortizan su inversión en un periodo de 3 a 5 años.

Por definición los módulos fotovoltaicos alimentan exclusivamente bombas solares de alta eficiencia durante 7 u 8 horas al día para el caso de bombeo a estanque y las 5 horas centrales del día solar comprendido entre las 10 y las 14 horas (horas máxima producción solar y más estable).  Como se indica en la siguiente imagen, durante este horario, el sistema debe auto abastecer de energía eléctrica al riego de manera constante para generar las condiciones de caudal y presión estables que demanda un riego homogéneo (curva de goteros).

Las bombas solares son lo más eficiente hasta potencias máximas de 3500 [w] ya que al trabajar en corriente continua consiguen rendimientos hasta un 80% superior que los motores de corriente alterna debido al mayor rendimiento de los mismos cuando el aporte solar es menor que la potencia nominal de la bomba, lo que ocurre en las primeras horas de la mañana y las últimas horas de la tarde, cuando el sol está más bajo. Superado la barrera de los 3500 [w] podemos utilizar bombas convencionales trifásicas seleccionadas con criterios especiales para trabajar con un controlador solar. Esta será la combinación optima (mejor alternativa técnica/económica).

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IMPORTANTE

Para la implementación de estos sistemas es importante comprobar el aforo máximo de la fuente de agua, ya que estamos reduciendo las horas de riego para una misma demanda hídrica, lo que aumenta el volumen por hora que extraemos de la fuente de agua.

En caso que el aforo de la fuente de agua no alcance a entregar el nuevo caudal solar, tendremos que agrandar la acumulación del pozo, escavando o fabricando un estanque de acumulación de al menos 1,5 veces el caudal diario demandando por el riego fotovoltaico.

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Si quieres innovar, contáctate con nosotros para evaluar tu proyecto a info@elementalenergy.cl

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¿Cómo se diseña de manera optima un riego fotovoltaico?

Un diseño eficiente en el riego fotovoltaico permite maximizar la generación eléctrica destinada al riego con la cantidad justa de módulos fotovoltaicos. Esto influye de manera sustancial en el costo de implementacion del proyecto.  A continuación te indicamos los principales puntos para diseñar de manera eficiente un sistema de riego fotovoltaico.

En Elemental Energy tenemos experiencia en riego solar y sabemos que se pueden satisfacer desde pequeños requerimientos de energía hasta abastecer el 100% de la energía de bombas eléctricas que rieguen decenas de hectáreas con distintos tipos de riego eficiente como goteo o pivote central, aplicando las últimas tendencias en diseño optimo con programas avanzados de cálculo y simulación.

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ANTECEDENTES QUE SE DEBEN CONOCER

i. Aplicar medidas para incentivar el ahorro de agua y energía en el riego.

PRIMERO APLICAR EFICIENCIA EN EL RIEGO Y DESPUÉS RENOVABLES.

No tiene ningún sentido satisfacer la demanda energética de un riego excesivo (mucha agua para regar un tipo de cultivo) o un sistema de riego ineficiente (mal dimensionado de cañerías o bombas, mantención inadecuada etc.) para después darse cuenta que sale más barato reducir o mejorar los puntos anteriores. Al final de este post te mostramos un vídeo de “Cómo consumir menos energía en un sistema de riego”.

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ii. Tipo se sistema energético.

¿Me conviene un sistema de riego fotovoltaico aislado o conectado a red eléctrica local?

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iii. Proyección de los gastos energéticos del riego.

Estos datos son generados por los consultores de CNR que diseñan el sistema de riego.

En la siguiente tabla se ejemplifica los principales antecedentes que debemos conocer para diseñar de manera eficiente un riego fotovoltaico.

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iv. Distribución por mes de la evapotranspiración potencial en el lugar del proyecto.

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v. Una vez obtenidos estos antecedentes, contáctate con nosotros para evaluar tu proyecto a info@elementalenergy.cl

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El siguiente es un vídeo que te entrega una pauta a tener en cuenta para consumir menos agua y energia en el riego.

El costo de la energía en Chile es de los más altos del mundo y el sector agrícola demanda una gran cantidad de electricidad para poder cumplir con sus procesos productivos.

Descubre como el uso eficiente del agua en el riego y la energía solar fotovoltaica pueden aumentar la competitividad de los agricultores en todas sus escalas productivas (de pequeños a grandes),  reduciendo su costo energético y productivo.

En Elemental Energy tenemos experiencia en riego solar y sabemos que se pueden satisfacer desde pequeños requerimientos de energía hasta abastecer el 100% de la energía de bombas eléctricas que rieguen decenas de hectáreas con distintos tipos de riego eficiente como goteo o pivote central, aplicando las últimas tendencias en diseño optimo con programas avanzados de cálculo y simulación.

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SOLUCIONES INNOVADORAS Y RENTABLES EN RIEGO ABASTECIDO CON ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

A través de la siguiente publicación te explicamos las ventajas de los 2 sistemas de riego abastecidos con energía solar fotovoltaica que se pueden implementar en Chile y cual es mas competitivo dependiendo de las características particulares de tu  proyecto.

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RIEGO SOLAR FOTOVOLTAICO AISLADO

Cuando tu proyecto de riego está lejos de la red eléctrica local y la bomba del sistema de riego se alimenta a través de un moto-generador diésel o bencinero, un sistema de riego solar fotovoltaico aislado es capaz de reemplazar un 100% el uso de combustibles. El sistema energético fotovoltaico alimenta exclusivamente a la bomba solar de riego. El sistema está compuesto por módulos fotovoltaico, controlador de bomba y bomba solar. Este sistema puede ser implementado para satisfacer desde pequeños requerimientos de energía hasta abastecer el 100% de la energía que rieguen decenas de hectáreas con distintos tipos de riego eficiente.

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CONECTADO A LA RED ELÉCTRICA DEL AGRICULTOR

 Si tu proyecto de riego cuenta con electricidad de la red en el predio (medianos y grandes superficies) o el riego se alimenta de la red eléctrica de la casa, (pequeñas superficies) también se pueden instalar paneles fotovoltaicos que reducen a cero el consumo eléctrico de las bombas de riego convencional. En este caso el sistema fotovoltaico se une a la red domiciliaria que incluye el riego del agricultor. Cuando la bomba no está en funcionamiento (principalmente en invierno), la energía fotovoltaica es consumida por los eléctrico domésticos  de la casa. Puedes reducir tu consumo eléctrico del riego en un 100% y de la casa hasta en un 40% anual, utilizando energía solar fotovoltaica on-grid.

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Para el caso de medianas y grandes superficies, el sistema fotovoltaico en autoconsumo (on-grid) para riego puede reducir a CERO el gasto de energia. Es sistema está compuesto por los siguientes elementos: Estructuras soportantes y de montaje, módulos fotovoltaicos, inversores, elementos de seguridad , un dispositivo de protección para la desconexión automática de la red de corriente en caso de averías y un contador para el registro de la cantidad de energia excedente inyectada a la red .

Dependiendo de la temporada de riego, existirá inyección de excedentes del sistema fotovoltaico a la red eléctrica local entre los meses de febrero a noviembre que dependiendo del contrato con la distribuidora eléctrica, ayudaran al agricultor a compensar el pago por potencia instalada (pago constante) reduciendo al mínimo el costo de estar conectado a la red eléctrica local.

En el próximo post del miércoles 02 de marzo analizaremos técnica y económicamente el caso real de un proyecto fotovoltaico para un agricultor que tiene un campo de 45 hectáreas en San Felipe plantado con nogales.

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SISTEMAS DE RIEGO FOTOVOLTAICO

En el siguiente vídeo de 8 minutos se describen los componentes principales de un sistema de riego fotovoltaico aislado u off-grid y un sistema de riego fotovoltaico conectado a la red en auto consumo u on-grid ademas de importantes recomendaciones iniciales que servirán como base para el aseguramiento de la calidad y rentabilidad en proyectos de riego fotovoltaico.