Proyecto de estación de bombeo para riego agrícola con alimentación basada en energía solar con una potencia instalada de 468 kW. Aplicación a la Comunidad de Regantes Murada Norte (Orihuela, Alicante)

Abstract

[ES] El 7% de la energía consumida en el mundo está relacionada con el agua. El objetivo principal de este proyecto es contribuir directamente con el ODS 7 (Energía asequible y no contaminante) al sustituir la energía eléctrica procedente de la red por energía solar fotovoltaica. El alumno comprobará el impacto del uso de la energía solar sobre el consumo energético de las bombas. Además, al depender de la climatología, el proyecto incluye las repercusiones que el cambio climático tendrían sobre las placas solares. Una simple búsqueda en Google nos permite observar que, a pesar de su relativa novedad, la tecnología denominada ¿bombeo solar¿ es un importante nicho de mercado y, por tanto, de empleo. Por ejemplo, el Servicio Público de Empleo Estatal (SEPE) [1] destaca en segundo lugar el bombeo solar en un listado de 20 necesidades formativas de la ocupación. Según datos proporcionados por Red Eléctrica Española ([2]), la energía fotovoltaica tuvo un crecimiento muy importante entre los años 2006 y 2008 (pasando de prácticamente 0 a más de 3000 MW instalados). En estos momentos y desde 2019 se espera un crecimiento continuado de unos 2750 MW/año. Este crecimiento debe llevar aparejado un incremento en puestos de trabajo especializados en distintas vertientes de uso de la energía solar fotovoltaica. Con este proyecto, el estudiante se ha de familiarizar no solo con la parte productiva de generación de energía eléctrica sino también con la consuntiva asociada a las bombas hidráulicas. Además, su aplicación al riego agrícola debe contribuir al desarrollo rural de las zonas destinadas a esta actividad teniendo un impacto inmediato no solo en la empleabilidad del estudiante sino, también en la consecución de algunos ODS como el ya mencionado ODS7 o los ODS 11 (Comunidades Sostenibles) u ODS 12 (Producción Responsable). Por ello, se ha elegido la Comunidad de Regantes de Murada Norte, situada en el municipio de Orihuela (Alicante) para estudiar la posibilidad de alimentar su estación de bombeo íntegramente con energía solar. Se valorarán distintas soluciones, estudiando tanto su factibilidad como su viabilidad económica. Entre otras cuestiones, se estudiará cómo proceder con los excesos de energía solar generada, si se buscarán almacenamientos auxiliares (a través de baterías para acumular el exceso de energía o de balsas para acumular el exceso de agua bombeada) o si se plantea la comercialización o valorización de estos excesos de energía generados. El trabajo aborda las siguientes cuestiones: 1. Determinación de las necesidades hídricas de riego para el área servida por la estación de bombeo 2. Estudio de la radiación solar recibida en función del mes del año y el ángulo de inclinación de las placas. 3. Dimensionamiento hidráulico de la estación de bombeo. 4. Selección de las bombas, variadores y resto de dispositivos hidráulicos. 5. Dimensionamiento hidráulico de la balsa de riego. 6. Estudio de viabilidad de las distintas opciones barajadas. 7. Presentación de la solución final adoptada.

[EN] 7% of the energy consumed in the world is related to water. The main objective of this project is to directly contribute to SDG 7 (Affordable and clean energy) by replacing electricity from the grid with photovoltaic solar energy. The student will verify the impact of the use of solar energy on the energy consumption of the pumps. In addition, as it depends on the weather, the project includes the repercussions that climate change would have on solar panels. A simple search on Google allows us to observe that, despite its relative novelty, the technology called "solar pumping" is an important niche market and, therefore, employment. For example, the Public State Employment Service (SEPE) [1] places solar pumping in second place in a list of 20 training needs of the occupation. According to data provided by Red Eléctrica Española ([2]), photovoltaic energy grew significantly between 2006 and 2008 (from practically 0 to more than 3,000 MW installed). At this time and from 2019, continued growth of around 2,750 MW/year is expected. This growth should be accompanied by an increase in jobs specialized in different aspects of the use of photovoltaic solar energy. With this project, the student has to become familiar not only with the productive part of electric power generation but also with the consumptive part associated with hydraulic pumps. In addition, its application to agricultural irrigation should contribute to the rural development of the areas destined for this activity, having an immediate impact not only on the employability of the student but also on the achievement of some SDGs such as the aforementioned SDG7 or SDG 11 (Communities Sustainable) or SDG 12 (Responsible Production). For this reason, the Murada Norte Irrigation Community, located in the municipality of Orihuela (Alicante) has been chosen to study the possibility of feeding its pumping station entirely with solar energy. Different solutions will be evaluated, studying both their feasibility and their economic viability. Among other issues, it will be studied how to proceed with excess solar energy generated, if auxiliary storage will be sought (through batteries to accumulate excess energy or rafts to accumulate excess pumped water) or if marketing or recovery of these excess energy generated. The work addresses the following questions: 1. Determination of irrigation water needs for the area served by the pumping station 2. Study of solar radiation received depending on the month of the year and the angle of inclination of the plates. 3. Hydraulic sizing of the pumping station. 4. Selection of pumps, variators and other hydraulic devices. 5. Hydraulic sizing of the irrigation pond. 6. Feasibility study of the different options considered. 7. Presentation of the final solution adopted.