Tras casi un año de funcionamiento del prototipo demostrativo y mediciones sobre distintas zonas de la balsa de purines, se presentan los resultados obtenidos por el proyecto “Alternativas en el aprovechamiento y control del potencial de las balsas de purines”, dentro de la convocatoria 2020 de subvenciones de apoyo a acciones de colaboración de agentes del sector agrario.
El prototipo de sistema fotovoltaico flotante se instaló el pasado mes de noviembre de 2022 para cubrir la balsa de purines de una granja porcina de madres situada en el municipio de Tauste.
El desempeño del prototipo se ha evaluado en tres vertientes:
1.- Por una parte, se ha comprobado el correcto funcionamiento del sistema fotovoltaico, es decir, que produzca energía.
2.- En segundo lugar, se ha evaluado de manera visual la degradación de los materiales. Además, puesto que el prototipo de fotovoltaica flotante también incorpora la combinación con una solución ya habitual para el cubrimiento de balsas (piezas hexagonales de plástico), se ha evaluado la correcta interacción entre ambos sistemas.
3.- Por último, se han efectuado mediciones de las cantidades de amoniaco emitidas por la balsa, comparando los niveles de emisión de la superficie libre de la balsa con los de la superficie cubierta.
Se ha estudiado también la rentabilidad económica del sistema, teniendo en cuenta la inversión y los ahorros producidos. Con los resultados obtenidos se ha evaluado la adecuación para cumplir la función de reducir las emisiones de las balsas de purines de una forma sostenible y rentable.
Principales características del prototipo:
Producción fotovoltaica
Se han tomado datos desde la puesta en marcha a finales de noviembre de 2022 hasta el desmontaje del prototipo a finales de agosto de 2023. Sin embargo, para facilitar que los datos sean comparables entre sí, sólo se presentan los meses completos: de diciembre de 2022 a julio de 2023.
En total, se ha conseguido cubrir de manera directa el 34,6% de los consumos de la granja.
Durante el tiempo de funcionamiento, el prototipo demostrativo ha producido un total de 23.371,25 kWh, de los cuales, el 83,5% se ha empleado en cubrir directamente la demanda de la granja, mientras que el 16,5% restante se ha inyectado a la red. Estos excedentes, si la granja se acogiera a modalidad de autoconsumo con compensación, podrían producir un ahorro adicional en su factura eléctrica.
Degradación de los materiales e interacción entre sí
A la vista de los resultados que se han ido obteniendo durante el funcionamiento del prototipo, se ha decidido retirarlo de la balsa, para facilitar la inspección visual y la toma de muestras. Se ha comprobado la degradación de los materiales mediante inspecciones visuales en funcionamiento y tras el desmontaje del prototipo.
Se observan las siguientes conclusiones:
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Existe oxidación de algunos de los componentes metálicos del sistema, que reaccionan con el ambiente amoniacal. Estos componentes (tornillos, tuercas y terminales metálicos) quedan por tanto descartados para su uso en este tipo de aplicaciones.
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Los paneles se ensucian con rapidez en el ambiente de la balsa. Va a ser necesario un plan de limpieza exhaustivo y frecuente, mediante agua a no elevada presión, o bien limpieza con agua con jabón subiéndose a la plataforma del sistema.
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Los flotadores y el resto de componentes del sistema de flotación se ensucian de purín. Se ha comprobado que se queda suciedad incrustada en el plástico del flotador, en las piezas de unión de plástico (uniones largas, cortas, tornillos y tuercas) y en las cuerdas de los amarres. Además, debido a la forma de estos flotadores, se acumulan insectos en la “bañera” que queda por debajo de los paneles, aunque, en principio, no se ha comprobado que afecten de ninguna manera negativa a los materiales ni al funcionamiento de la instalación.
Además, se ha evaluado la interacción entre los flotadores del sistema y los elementos hexagonales de plástico. se comprueba que se ponen en disposición de panal alrededor del sistema fotovoltaico sin problemas. Sin embargo, no llegan a colarse del todo por entre los huecos de los flotadores. Un problema para la correcta interacción entre ambos elementos son las costras que se forman en el purín semi-líquido, y que se adhieren a las paredes de los flotadores y de los hexágonos. Esto dificulta que se puedan introducir por los huecos entre flotadores. Por ello, se recomienda que los hexágonos se arrojen a la balsa una vez se ha batido el purín.
Reducción de las emisiones
Se han efectuado mediciones tanto en la zona cubierta por el sistema fotovoltaico como en la superficie libre de la balsa, con una frecuencia de 15 días. Se comprueba que se supera el 40% de reducción de emisiones de NH3 en la zona cubierta frente a la zona sin cubrir, lo que sería suficiente para que una granja existente pudiese cumplir con la normativa de reducción de emisiones.
Sin embargo, se hacen notar algunas limitaciones con respecto al método de medición empleado: durante el proyecto se han encontrado dificultades con los sensores de amoniaco, debido a la elevada sensibilidad de medición necesaria; además, se deberían tomar mediciones durante un periodo de tiempo mayor (durante un periodo cálido, verano, y otro frío, invierno) para poder evaluar de manera adecuada la reducción de emisiones. Esto no ha podido ser posible debido a limitaciones en el cronograma del proyecto.
Estudio de la rentabilidad económica
Teniendo en cuenta las variables de la inversión inicial en el sistema y la producción fotovoltaica, que genera ahorros tanto en cuanto a reducción de la energía demandada de la red (autoconsumo directo) como en cuanto a la compensación de los excedentes fotovoltaicos vertidos a la red, se estudia la rentabilidad de la solución propuesta: en total, el sistema fotovoltaico, acogido a la modalidad de autoconsumo con compensación de excedentes, supone un ahorro total del 41% en la factura eléctrica de la granja.
Teniendo en cuenta estos ahorros, la inversión inicial se rentabilizaría en unos 6 años.
Conclusiones
El proyecto ha planteado nuevas cuestiones que no han podido ser resueltas durante la duración del mismo:
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Se plantea la necesidad de estudiar distintos elementos flotantes que puedan ser compatibles con el ambiente amoniacal y adecuados para su aplicación en el cubrimiento de balsas de purines, incluyendo la posible modificación para adaptarse a esto. Por una parte, el sistema debe asegurar la máxima cubrición de la superficie de la balsa y, por la otra, debe permitir que el metano que se genera se evacúe sin causar problemas.
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Es necesario replicar el experimento teniendo en cuenta un método para medir las emisiones de amoniaco más preciso, tanto en cuanto a tecnología de medición empleada como a duración de las mediciones. De esta manera podrán validarse los resultados de reducción de emisiones.
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Se plantea la necesidad de estudiar la posibilidad y rentabilidad de la solución en granjas distintas (con características de los purines distintas). Por ejemplo, en granjas porcinas de cebo, que cuentan con purines menos líquidos.
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Es necesario analizar durante al menos un año completo las emisiones de metano, para evaluar correctamente el riesgo de inflamación o explosión derivado de la instalación de componentes eléctricos sobre la balsa.
Estas cuestiones dan pie a poder continuar con el estudio en un futuro, ampliándolo a otro tipo de situaciones y tomando un protocolo de mediciones más preciso, teniendo acceso a un mayor presupuesto. Por tanto, se pretende abordarlas en futuros proyectos.
