En las explotaciones agrícolas y ganaderas, frecuentemente alejadas de los núcleos urbanos y sin acceso a una red eléctrica robusta (o sin existir ésta en absoluto), las energías renovables son una opción económica y sostenible para el acopio de energía y el riego de los cultivos.

La tecnología renovable más adecuada en estos casos es la energía fotovoltaica, debido a la facilidad de disposición del sol y a la relación eficiencia/precio. Además, este tipo de sistemas son la alternativa perfecta al uso de generadores eléctricos basados en combustibles fósiles para explotaciones agrícolas y ganaderas. Como punto a favor, en la mayor parte de los casos, la demanda de energía en las instalaciones de riego o bombeo suele tener un perfil marcadamente estacional, que suele coincidir con los meses de mayor radiación solar. El aprovechamiento de esta radiación solar mediante paneles fotovoltaicos constituye una solución eficiente, económica y medioambientalmente responsable para las aplicaciones de riego y bombeo de agua.

Características del riego de explotaciones con energía fotovoltaica:

  • Ahorro económico

  • Eficiencia

  • Manejabilidad

  • Escasa necesidad de mantenimiento

  • Reducción de emisiones

  • Sostenibilidad ambiental

Para cumplir con los requerimientos de riego de cada cultivo, existen diferentes formas de implementar la tecnología fotovoltaica. En este artículo vamos a analizar dos modalidades diferentes: los llamados sistemas de bombeo o riego solar o directo y los sistemas de autoconsumo empleados para bombeo. También veremos las diferencias entre colocar paneles fotovoltaicos con estructura fija o con seguimiento solar. La adecuación de un sistema y una estructura u otra dependerá de las necesidades del cliente y del cultivo.

Seguidores solares

El seguidor solar es un tipo de estructura móvil de paneles fotovoltaicos, de manera que éstos se orientan durante el día para ponerse aproximadamente perpendiculares a los rayos del sol conforme éste se va desplazando, desde el amanecer hasta la puesta de sol.

Existen varios tipos de seguidores según el movimiento que produzcan: a un eje (si se giran en una dirección) o a dos ejes (si siguen al sol en todas direcciones para que la superficie del panel se mantenga siempre perpendicular al sol). Esta estructura permite un mayor aprovechamiento de la energía solar, es decir, una mayor eficiencia de producción. En contraprestación, se trata de una tecnología más costosa y con unas necesidades de mantenimiento mayores, al estar conformada por partes móviles y tener una mayor complejidad que las estructuras fijas.

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Sistema fotovoltaico para riego directo con seguidor a un eje. Foto: viñedos en Finca La Dehesa en Belchite (Zaragoza).

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Sistema fotovoltaico con seguidor a dos ejes para alimentar la demanda eléctrica de Viñas del Vero en Barbastro (Huesca), en modalidad de autoconsumo aislado, como parte del Proyecto LIFE REWIND.

Bombeo solar directo

Esta modalidad es la más indicada cuando se dispone de una balsa donde poder almacenar agua o la aplicación de riego coincide siempre con la máxima radiación solar y se puede asumir que en algunos momentos o días no se pueda regar por falta de recurso solar. Se trata de aprovechar los momentos de producción fotovoltaica para accionar una bomba que coja agua de un pozo para su almacenamiento en balsa, o bien el bombeo de agua directamente para regar.

Si bien las instalaciones fotovoltaicas fijas son más económicas, puede ser recomendable que la estructura del sistema fotovoltaico no sea fija, es decir, orientada hacia una dirección todo el tiempo, sino que tenga seguimiento solar para, de esta manera, “seguir” el movimiento del sol para captar la máxima radiación posible y maximizar la producción.

El seguidor fotovoltaico a un eje permite aplanar la curva de producción. Esto es, alargar la producción solar un poco por las mañanas y por las tardes, en lugar de concentrarla al medio día. Para ello, los paneles deben estar orientados de manera que el seguidor gire de este a oeste, desde la salida hasta la puesta de sol.

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Gráfica de producción de sistema fotovoltaico para riego directo de pistachos con estructura fija. La curva de la radiación solar es la habitual, con la mayor producción fotovoltaica durante las horas centrales del día. Instalación: finca en Belchite (Zaragoza).

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Gráfica de producción de sistema fotovoltaico para riego directo de viñedos con seguidores a un eje. La curva de la radiación solar se aplana al medio día y se produce más energía durante las primeras y las últimas horas de sol, consiguiendo de esta manera más horas de riego y evitando la inutilización de excedentes durante las horas centrales del día. Instalación: Finca Masatrigos II en Belchite (Zaragoza).

En aquellas explotaciones en las que se riega menos de 8 horas se puede poner estructura fija, pero para los cultivos que precisen de más horas de riego será recomendable instalar seguidores solares, ya que, aunque la estructura sea más costosa, el seguimiento suele aprovechar entre 3 y 4 horas más de sol.

En cuanto al factor económico, el periodo de amortización es similar para ambas modalidades de estructura fotovoltaica, sólo es diferente la inversión inicial. En los riegos con seguidor, aunque la inversión inicial sea mucho mayor, también se consigue un mayor ahorro anual en el riego. Sin embargo, se deberá tener en cuenta que los seguidores solares necesitan por norma general más mantenimiento y puede haber más problemas por viento.

Otra tecnología que puede ser interesante para esta aplicación son las bombas solares. Se trata de un tipo de bomba especial para aprovechar directamente la energía fotovoltaica para accionar el bombeo del agua. Puede ser tanto de corriente continua como alterna monofásica o trifásica. Además, pueden ser sumergibles o de superficie. Para gestionar la energía, optimizar el rendimiento del sistema fotovoltaico y garantizar la seguridad y eficiencia de todo el sistema será necesario implementar un controlador.

Si, por el contrario, ya se dispone de bomba convencional, será necesario incorporar un variador de frecuencia que baje el pico de arranque de la bomba y que alimente a dicha bomba de la energía en el formato que ésta necesita, a partir de la electricidad generada por los paneles solares.

Ventajas del bombeo solar directo: ahorro en la reducción de costes de la energía: eliminan la necesidad de tener que llevar la red eléctrica a la explotación; son más sostenibles, ya que generan menos emisiones que los generadores de combustible fósil; requiere menor mantenimiento que los generadores eléctricos.

Autoconsumo fotovoltaico

¿Es crucial que se riegue siempre en el mismo horario? Si es necesario tener un mayor control del riego y no se puede asumir que falte el riego porque no se disponga de recurso solar, o bien, si se desea disponer de energía todo el tiempo y el riego no siempre coincide con el sol, lo más recomendable será una instalación de autoconsumo, bien conectada a la red, bien en funcionamiento aislado con baterías, para proveer de energía cuando sea necesario. En este caso, independientemente del bajo recurso solar, ya sea por inclemencia meteorológica o porque sea de noche, el riego se podrá realizar.

Si se dispone de red eléctrica cercana a la explotación, será recomendable que el autoconsumo fotovoltaico esté conectado a la misma. Una ventaja de esto es que, si el autoconsumo se configura en la modalidad de compensación de excedentes, toda aquella energía que se produzca y que no se utilice en el momento podrá verterse a la red, recibiendo por ella una compensación económica en la factura eléctrica.

Para optimizar el correcto empleo de la energía y obtener los máximos rendimientos del sistema fotovoltaico, es aconsejable implementar sistemas de monitorización.

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Gráfica de producción de sistema fotovoltaico para autoconsumo conectado a red, en modalidad de compensación de excedentes. Cuando la radiación solar no es suficiente, los consumos se cobren con electricidad tomada de la red. Cuando existe un exceso de producción fotovoltaica, los excedentes se vierten a la red eléctrica. Esto ocurre en las horas centrales del día, ya que la radiación solar es mayor que las necesidades de consumo, y al comienzo y al final del día, cuando no se está solicitando energía. Instalación: Comunidad de Regantes Belchite (Zaragoza).

Ventajas del autoconsumo: se dispone de energía en todo momento; económicos, si se dispone de red eléctrica cerca de la explotación; permiten compensación de la energía, si están conectados a red; más sostenible que el mix eléctrico que proviene de la red, al tratarse de energía renovable generada en la propia explotación.