Auditories energètiques en comunitats de regants

Angel Sánchez de Vera Quintero.Head of the Department of Services and Agriculture
Auditorías energéticas en comunidades de regantes

El regadiu és una peça fonamental del sistema agroalimentari espanyol. Hi aporta més del 50 % de la producció final agrària, i ocupa només el 20 % de la superfície agrícola útil del nostre país. Una hectàrea de regadiu produeix unes 6 vegades més que una hectàrea de secà i genera una renda quatre vegades superior, que, a més, és més segura, la qual cosa permet diversificar produccions i aportar una elevada flexibilitat a l'explotació agrària. Per això, transformar les terres de secà en regadiu és l'objecte de desig de tots els agricultors. 

Però aquesta transformació s'ha d'efectuar sota criteris d'eficiència energètica que permetin que els costos d'explotació futurs es redueixin al mínim requerit. Les tècniques de reg han evolucionat del reg per inundació o gravetat a través del subministrament d'aigua per sèquies, recs i canals als regs per aspersió mitjançant el subministrament d'aigua per canonades a pressió, i això és possible mitjançant l'ús de sistemes de bombeig, és a dir, motors que impulsen bombes, o dit d'una altra manera, l'energia demandada i consumida per aquests motors. Aquest procés de modernització ha donat lloc al fet que en els darrers 30 anys el consum d'aigua s'hagi reduït en més d'un 20 %, mentre que el consum d'energia s'ha incrementat en un 650 %.

Els punts crítics o sensibles al consum d'energia es troben no tan sols en el tipus de cultiu i en la superfície que s'ha de regar, sinó també en el disseny del sistema: en la captació d'aigua (subterrània o superficial), en les dimensions de les canonades a pressió (longitud i diàmetre) i el seu traçat (topografia del terreny i cotes) i en la pressurització final del sistema de reg seleccionat (aspersió, goteig o gravetat), sense obviar la central de bombeig. 

El disseny de la xarxa, en funció de la topografia del terreny, s'ha de sectoritzar per hidrants a la mateixa cota i per parcel·les amb una mateixa tipologia de sistema de regadiu (aspersió, goteig o gravetat) de tal manera que s'eviti l'ús de vàlvules reductores de pressió, autèntics elements malbaratadors d'energia quan el reg és indiscriminat per a la totalitat de la superfície de la CR. En cas de no poder-se parcialitzar la xarxa amb aquests subcircuits, s'haurà d'analitzar la implantació de torns de reg per alimentar, des de la mateixa central, en horaris diferents zones que exigeixen una mateixa pressió en funció de cotes o tipologies de reg.

Tot això permetrà la regulació dels cabals de bombeig, per a la qual cosa resulta preferible la implantació de variadors de freqüència (cabals i pressions variables a demanda) que no pas les basses de regulació, que obliguen a elevar aigua per a després haver de perdre pressió en el regulador de l'hidrant, la qual cosa no és energèticament correcte. Per a obra nova o reforma de centrals existents, s'ha d'analitzar la implantació de bombes múltiples, connectades en paral·lel, la qual cosa ofereix una alternativa, ja que els estalvis s'obtenen de poder aturar el servei d'una o més bombes a baixes demandes, i això s'aconsegueix fent que les bombes en servei operin amb una eficiència molt alta. S'hauria de plantejar un sistema amb bombes múltiples en els casos que la demanda es mantingui durant períodes prolongats per sota de la meitat de la capacitat unitària de la bomba necessària o instal·lada.

I ja que parlem de bombes, en aquests equips existeix el potencial més gran d'estalvi d'energia de moltes de les instal·lacions: és un error típic haver efectuat una selecció errònia de la bomba sobredimensionant-la per l'aplicació d'uns coeficients de seguretat excessius, o per preveure una activitat futura major amb nous socis o nous cultius que en la realitat no s'hi incorporen, o per anticipar una previsible caiguda de prestacions per envelliment de les instal·lacions. Aquest sobredimensionament farà que la bomba funcioni fora del seu punt òptim de potència i la potència absorbida en el temps (l'energia pagada en el rebut elèctric) sigui molt superior a la potència requerida. La relació entre ambdues potències defineix l'eficiència energètica del bombeig, i mesuraments en múltiples instal·lacions han donat valors de tan sols el 40 o 50 % de rendiment quan aquest valor hauria d'aproximar-se al 80 o 85 %, i això són molts diners malbaratats en el rebut elèctric que justifica per si sol que tota CR hauria de disposar d'analitzadors de xarxes que mesurin aquesta potència absorbida i, de la seva lectura, es pugui actuar en conseqüència. 

Avui és difícil aconseguir avenços en la tecnologia de bombeig per millorar el rendiment, la tecnologia del bombeig està prou desenvolupada i el que s'ha de fer és que les bombes treballin en el punt adequat de la seva corba. La solució és una bona selecció de la mida en funció de les prestacions requerides i amb un alt rendiment: Per exemple, un cop establert el cabal i la pressió, es triarà aquella bomba que situï aquest cabal entre el 75 i el 110 % del cabal del punt de millor rendiment.

Per fer un resum dels punts crítics en el consum d'energia d'una instal·lació de regadiu, podria servir el següent guió, que hauria de ser útil per determinar els potencials de millora:
 

  1. Eficiència energètica en bombeig: introducció de variadors de freqüència en les bombes en règim variable, millora de rendiments en els equips d'impulsió, automatització dels sistemes de comandament, maniobra i control, i disseny de xarxes optimitzades energèticament.
  2. Sectorització en els dissenys de xarxes de reg per tipologies de reg i per cotes del terreny; anàlisis d'horaris. També hem d'analitzar el sistema de control de l'aigua amb comptadors individuals i un sistema de contrast de l'aigua consumida a nivell general. La facturació de l'aigua consumida es realitzarà, d'acord amb les Ordenances de la comunitat de regants, amb tarifa binòmia i amb penalitzacions per excessos.
  3. Unitat de reg i equipament a les parcel·les: migrar de sistemes d'aspersió a goteig; disseny interior de les parcel·les en regs a pressió que minimitzen els requeriments d'energia; anàlisi de les pèrdues de càrrega en hidrant; ubicar les preses de reg o hidrants de forma preferible en punts alts, migrar sistemes de reg gravetat a reg per goteig en funció de bombeigs accionats per energia solar fotovoltaica (existeixen ja molt bones aplicacions).

Amb tot això, el pla de treball de l'auditor energètic hauria de ser 

1a fase: mesura de paràmetres elèctrics i hidràulics dels bombeigs
Es realitzaran els mesuraments de forma seqüencial bombeig per bombeig, prenent dades contínues d'almenys un cicle complet de funcionament de la bomba, entenent per un cicle el període comprès entre l'arrencada i l'arrencada de la bomba. En general, aquest període no hauria de ser inferior a una setmana, per tenir en compte les variacions de funcionament d'un dia a un altre.

De manera independent, però alhora, es prendran les mesures de les variables hidràuliques (cabal impulsat i pressió a l'entrada i sortida del bombeig) sincronitzant aquestes mesures amb les realitzades per l'analitzador de xarxes, de manera que per a cada instant de presa de dades es disposi tant de les dades elèctriques com de les hidràuliques.

2a fase: càlcul de l'eficiència energètica dels equips
L'eficiència energètica es determinarà com el quocient entre la potència hidràulica subministrada i la potència elèctrica consumida. 

3a fase: anàlisi del funcionament hidràulic de la xarxa de distribució d'aigua
Es prendran les dades topològiques i de funcionament de la xarxa i s'estudiaran diferents alternatives de gestió i distribució de l'aigua que siguin energèticament més eficients.

4a fase: proposta i valoració econòmica de mesures correctores
A partir de totes les dades analitzades, s'estudiaran les alternatives possibles per millorar l'eficiència energètica, valorant en cada cas tant l'estalvi potencial d'aquesta mesura com els costos d'adopció de la mateixa mesura.

L'evolució de les tarifes elèctriques en aquests darrers anys ha elevat notablement el cost d'explotació d'aquestes instal·lacions, la qual cosa ha d'obligar-nos a analitzar l'estat i el funcionament mecànic i hidràulic d'aquestes instal·lacions i determinar el potencial de millora que es traduirà de forma directa en un important estalvi d'energia.

Agricultura de regadío. Canal de riego
Agricultura. Maquinaria agrícola trabajando en cultivos
Agricultura de regadío
Agricultura de regadío, detalle de instalación del riego
Agricultura. Recolección
Agricultura de regadío
Agricultura. Canal de riego
Agricultura. Tractor trabajando en un campo de cultivo de regadío
Agricultura. Naranjo
Agricultura
Vista de la copa de un limonero