El uso de sistemas de bombeo de agua activados con energía solar fotovoltaica representaba una alternativa conveniente para el riego bajo condiciones de invernadero en regiones apartadas de la red eléctrica de México.
La energía solar puede convertirse directamente a electricidad usando generadores fotovoltaicos; podemos obtener trabajo mecánico y generar potencia hidráulica.
El proceso involucrado en la transformación de energía puede considerarse como una tecnología madura, de alta confiabilidad, larga vida y que en algunos casos, resulta ser económicamente competitiva si se compara con los costos de adquisición, operación y mantenimiento de otras opciones de generación de electricidad.
El potencial de aplicación de estas tecnologías en el medio rural es muy grande ya que nuestro país cuenta con amplios recursos renovables; por lo que, en sitios en donde no se tiene la red eléctrica convencional, esos sistemas son la alternativa para generar electricidad in situ y obtener los beneficios de ésta.
Sistemas de bombeo fotovoltaico
Las aplicaciones más comunes que utilizan la tecnología de renovables en el sector agropecuario son bombeo de agua, cercos eléctricos, calentadores de agua, congeladores y sistemas de secado de productos agrícolas.
El bombeo de agua en pequeña escala, tiene especial efecto en comunidades rurales donde no hay suministro de energía eléctrica convencional.
Los sistemas de bombeo fotovoltaicos se caracterizan por ser de alta confiabilidad, larga durabilidad y mínimo mantenimiento, lo cual se traduce en un menor costo a largo plazo si se le compara con otras opciones. Además no requiere el empleo de un ope-rador y tienen un bajo impacto ambiental (no contaminan el aire o el agua y no producen ruido). Estos sistemas son muy sencillos en su operación.
La elaboración de un proyecto de bombeo fotovoltaico puede ser un proceso que consume tiempo y recursos; la inversión inicial es relativamente alta y por tanto debe realizarse con cuidado. Deben considerarse los siguientes puntos:
• La disponibilidad de otras fuentes de energía como la electricidad de la red de distribución, gasolina, diesel, viento.
• La aplicación que se pretende dar al agua extraída, por ejemplo, abrevaderos para ganado, irrigación, consumo humano.
• Las características del bombeo en términos de distancia, volumen y profundidad de la extracción del agua.
• La disponibilidad del recurso solar, es decir, qué tanta energía solar hay en la región geográfica.
Hay “otros” factores de mucha importancia que no son fácilmente cuantificables, entre éstos destacan:
• La disponibilidad de servicio profesional en la región. Una instalación de bombeo solar debe ha-cerse por personal calificado. Es importante que el instalador sea fácilmente localizado en caso de requerir sus servicios. Éste debe ser confiable, experto y de buena reputación.
• La aceptación de los usuarios de una tecnología re-lativamente nueva y desconocida. Los usuarios deben entender la capacidad de estos sistemas, sus limitaciones, sus ventajas, requisitos de mantenimiento y principios de operación. Se debe involucrar a los usuarios desde el principio en la realización del proyecto. Esto permite asimilar mejor la nueva tecnología y reforzar el sentido de responsabilidad de los usuarios.
• La vigilancia adecuada. La naturaleza y portabilidad de estos sistemas de bombeo solar los hacen ideales para aplicaciones remotas y solitarias, pero también los hacen vulnerables al robo o vandalismo.
• La energía solar y su tecnología no contribuyen al deterioro de la calidad del aire y el agua, no producen ruido y no son peligrosos para la fauna local. Esto en sí mismo es de gran valor para muchos usuarios.
Bombeo de agua con energía solar fotovoltaica
El bombeo solar para riego, en general, es competitivo. Las condiciones específicas en que la utilización de bombas FV pueden ofrecer ventajas económicas respecto a otras tecnologías son entre otras:
• Alta insolación y demanda de riego (climas áridos y semiáridos);
• ausencia o altos costos de alternativos (falta de acceso a la red eléctrica; problemas de mantenimiento de bombas de diesel y de abasto de combustibles);
• uso para riego en pequeña escala (baja altura de elevación y áreas reducidas);
• cultivo de productos de alta calidad para mercados seguros;
• utilización de métodos de riego de conservación de agua (riego por goteo); un alto grado de utilización del sistema.
El establecimiento de las políticas de uso racional del agua ha motivado la mayor utilización de sistemas de riego localizado. Los sistemas de riego pueden ser construidos con diferentes infraestructuras, de acuerdo con las necesidades del cultivo a desarrollar. Si el cultivo requiere de un flujo de agua determinado en un punto específico debido a los factores de diseño involucrados, se requiere de un dispositivo específico de riego, en este caso, de cintas de goteo.
Dado que el proceso de bombeo de agua con paneles solares aunque es constante durante el día de operación –en condiciones normales en un día despejado– no mantiene un flujo uniforme por las características propias de este tipo de sistemas, los cuales observan un incremento gradual desde las primeras horas de insolación disponibles por la mañana hasta alcanzar un nivel máximo a mediodía (aproximadamente de 11:00 a.m. hasta 14:00 p.m.) y luego disminuyen gradualmente por la tarde.
El tamaño y diseño del sistema de riego por goteo deberá considerar esa circunstancia con el fin de buscar el mayor nivel de eficiencia del uso del agua y lograr el objetivo de productividad buscado. Esta condición también deberá ser tomada en cuenta al momento de calcular el tamaño del equipo de bombeo solar.
Puede considerarse viable la operación directa del sistema de riego a partir de la potencia calculada del sistema de bombeo, esto aunque permite regar en el transcurso de las horas disponibles de insolación presenta algunas inconveniencias técnicas comparado con el riego a partir de un depósito o pila de almacenamiento con el cual se puede regar de noche o en las horas menos calientes del día y así:
1) Reducir considerablemente las pérdidas por eva-poración, ello implica, por supuesto, que ese depósito pueda ubicarse en el sitio adecuado para vencer la carga que representa el sistema de goteo.
2) Reducir el tiempo de riego efectivo.
Beneficios
El bombeo solar, con un impacto ecológico menor a otras opciones basadas en combustibles fósiles, beneficia directamente a los pobladores pues con el bombeo solar se libera casi dos horas diarias de trabajo, tiempo que será utilizado en el cultivo de hortalizas, por lo que las parcelas de cultivo se encuentran cerca de las casas de los beneficiados, lo cual puede representar un ingreso de 20 pesos por persona (con un valor de 50 pesos para un jornal, equi-valente a cinco horas). Por otro lado, es una tecnología que se adapta a las condiciones de marginación de las comunidades. El gasto en combustible es de 370 pesos por semana.
