Análisis de recuperación energética en sistemas de redes de riego a presión con bombas funcionando como turbinas. Aplicación a la red de Canyoles VI (Vallada, Valencia)

Abstract

[ES] Las energías renovables son una buena alternativa a los combustibles fósiles a la hora de obtener energía. Además son energías limpias, que no tienen impacto negativo sobre el medio ambiente y no están siendo casi aprovechadas en la actualidad. La energía hidráulica es una fuente de energía renovable con un futuro prometedor. Se prevé un crecimiento de la misma en los próximos años, en el que una parte considerable de esta energía se deba a la recuperación energética en sistemas de agua a presión, bien para riego o bien para distribución de agua potable. A diferencia de las centrales hidráulicas, el objetivo principal de estos sistemas no es la generación de energía, por lo que se trata de sistemas multipropósito, donde la recuperación de energía permite reducir gastos en la explotación o incluso la obtención de beneficios derivados de la venta de energía. En los sistemas de distribución de agua potable o riego es necesario adecuar la presión al consumo. Para tal fin se suelen utilizar válvulas reductoras de presión. Si se sustituyen las válvulas por bombas trabajando como turbinas (PATs), no sólo se consigue regular la presión, sino que se obtiene una recuperación de energía que de otra forma se estaba desperdiciando. En este TFM se aplica una metodología existente de optimización de recuperación energética mediante instalación de PATs a una red de riego situada en el municipio de Vallada (Valencia). Mediante la metodología se puede averiguar la energía recuperada y la potencia instalada en la red en función del número de PATs a instalar. Con esta información se realiza un análisis de viabilidad para seleccionar la mejor combinación. Tras ello, la metodología busca entre un catálogo de PATs las máquinas que optimicen esta recuperación energética. Finalmente se evalúa la rentabilidad del caso real y se decide instalar dos grupos de PATs que permiten recuperar un total de energía de 41,67 MWh/año.

[EN] Renewable energies are a good alternative to fossil fuels for the generation of energy. Furthermore, they are clean energies that have no negative impact for the environment and which are not being exploited enough currently. Hydraulic energy is a renewable source of energy with a promising future. Its growth is expected in the next years, in which a considerable part of this energy is obtained due to the energetic recovery in pressure water systems for irrigation or potable water distribution. Contrary to hydraulic power stations, the main goal of these systems is not energy generation, which means that they are multipurpose systems, where energy recovery allows to reduce operating costs or even to obtain benefits from the energy sale. It is necessary to adjust the pressure in irrigation or potable water distribution systems for consumption. For this purpose are often used pressure reducing valves. If these valves are replaced with pumps working as turbines (PATs) not only can pressure regulation be achieved, but also can be obtained a recovery of energy that otherwise was not be exploited. In this TFM an existent energy recovery optimization methodology based on the installation of PATs is applied to an irrigation network located in the town of Vallada (Valencia). Through this methodology it is possible to find out the installed power and recovered energy in the irrigation network according to the number of PATs that are to be installed. With this information a viability analysis is performed in order to select the best combination. Then, the methodology searches in a PATs catalogue the machines that optimize the energetic recovery. Finally, the profitability of the real case is evaluated and it is decided to install two groups of PATs which allow a total energy recovery of 41,67 MWh/year.

[CA] Les energies renovables són una bona alternativa als combustibles fòssils a l'hora d'obtenir energia. A més són energies netes, que no tenen impacte negatiu sobre el medi ambient i a més no estan sent quasi aprofitades en l'actualitat. L'energia hidràulica és una font d'energia renovable amb un futur prometedor. Es preveu un creixement de la mateixa en els pròxims anys, en el qual, una part considerable d'aquesta energia es dega a la recuperació energètica en sistemes d'aigua a pressió, bé per a reg o bé per a distribució d'aigua potable. A diferència de les centrals hidràuliques, l'objectiu principal d'aquests sistemes no és la generació d'energia, per la qual cosa es tracta de sistemes multipropósit, on la recuperació d'energia permet reduir despeses en l'explotació o fins i tot l'obtenció de beneficis derivats de la venda d'energia. En els sistemes de distribució d'aigua potable o reg, és necessari adequar la pressió al consum. Per a tal fi ee solen utilitzar vàlvules reductores de pressió. Si es substitueixen les vàlvules per bombes treballant com a turbines (PATs), no solament s'aconsegueix regular la pressió, sinó que s'obté una recuperació d'energia que d'una altra forma s'estava malgastant. En aquest TFM s'aplica una metodologia existent d'optimització de recuperació energètica mitjançant l’instal·lació de PATs a una xarxa de reg situada en el municipi de Vallada (València). Mitjançant la metodologia es pot esbrinar l'energia recuperada i la potència instal·lada en la xarxa en funció del nombre de PATs a instal·lar. Amb aquesta informació es realitza una anàlisi de viabilitat per a seleccionar la millor combinació. Després d'açò, la metodologia cerca entre un catàleg de PATs les màquines que optimitzen aquesta recuperació energètica. Finalment s'avalua la rendibilitat del cas real i es decideix instal·lar dos grups de PATs que permeten recuperar un total d'energia de 41,67 MWh/any.