El proyecto FOTOPUR tiene como objetivo desarrollar una solución innovadora y eficaz para reducir las emisiones contaminantes de las balsas de purines en granjas porcinas. Esta solución consiste en emplear sistemas de fotovoltaica flotante adaptados a la balsa, de manera que, por una parte, se cubra su superficie y se eviten o reduzcan las emisiones de amoniaco y, por la otra, se genere energía eléctrica que pueda ser usada en régimen de autoconsumo por la propia granja.
De esta forma se consigue hacer frente a la legislación vigente, que obliga a reducir las emisiones de amoniaco del sector porcino para que sea más respetuoso con el medioambiente, a la vez que se genera un valor añadido. Instalando módulos fotovoltaicos sobre la balsa se aprovecha una superficie que de otro modo sería inútil, y se evita tener que destinar para ello terreno libre o la cubierta de las naves, que no siempre es adecuada para este uso. El uso de fotovoltaica para cubrir la demanda de energía de la granja abarata el coste de la factura eléctrica y reduce el consumo de diésel. Por tanto, se trata de una alternativa limpia y rentable.
Mientras que la tecnología fotovoltaica flotante ya se emplea ampliamente en cuerpos de agua (balsas de riego, depuración, canales, embalses…), su uso en otros cuerpos líquidos y ambientes adversos, como el ambiente salino del mar, todavía se encuentra en fase de estudio. Un análisis llevado a cabo en el marco del proyecto aragonés “Alternativas en el aprovechamiento y control del potencial de las balsas de purines”, en el que participó Intergia, demostró que, en el ambiente amoniacal de las balsas de purines, algunos elementos del sistema de sujeción de los módulos fotovoltaicos y el cableado sufrían oxidación y degradación.
El proyecto FOTOPUR surge para solucionar estos problemas y dar un paso adelante en la definición de una solución para el cubrimiento de balsas de purines con fotovoltaica flotante. Para ello, se ha trabajado en diseñar dos prototipos con características distintas, con objeto de compararlos para dar con el diseño más adecuado. El primer prototipo se montó a comienzos de noviembre en una granja de madres del término municipal de Calzada de Tera, en Zamora, y ya está plenamente funcional. Ese prototipo se diseñó empleando un sistema comercial para fotovoltaica flotante en agua, al que se incorporaron una serie de adaptaciones para su uso seguro en la balsa de purines. Con el prototipo desarrollado se ha logrado cubrir de manera efectiva en torno al 20% de la balsa. La superficie libre restante, así como los huecos entre flotadores, se cubrirá con elementos hexagonales de plástico con lastre, hasta alcanzar el 90% de cubrimiento. El sistema fotovoltaico instalado cuenta con 56 paneles y una potencia pico de 33,04 kWp. La producción fotovoltaica esperada es de 50,04 MWh/año, lo que supondría un ahorro de hasta el 22% de la factura eléctrica de la granja (que está conectada a la red).
El segundo prototipo acaba de instalarse en una granja de cebo en Tauste (Zaragoza) y ha sido diseñado específicamente para esta aplicación.
Prototipo diseñado ad hoc para cubrir balsas de purines: granja de cebo en Tauste
Características
A finales de noviembre se ha instalado el segundo prototipo demostrativo del proyecto FOTOPUR en una granja de cebo de unas 6.000 plazas en el término municipal de Tauste, en Zaragoza. La granja está desconectada de la red eléctrica, y antes de la instalación se alimentaba gracias a un generador diésel y a una pequeña instalación fotovoltaica para el sistema de ventanas y comederos.
La balsa de purines donde se aloja el prototipo tiene una superficie de 1.100 metros cuadrados. Para su cubrimiento se ha buscado diseñar un sistema que minimizara la superficie de contacto aire-purín entre los elementos flotantes y que facilitara el soporte de los paneles fotovoltaicos. En este caso, se han desestimado los diferentes sistemas flotantes para fotovoltaica que existen en el mercado y se ha optado por un sistema de muelle flotante no ideado para fotovoltaica flotante. El sistema elegido ha sido BulDock Modular Floating Pontoon Docks, de manufactura europea. Al tratarse de elementos cúbicos que se unen entre sí formando una plataforma, el espacio entre elementos flotantes es mínimo.
En cuanto al sistema fotovoltaico, se coloca encima de la plataforma flotante, incluyendo estructura de soporte y paneles. Para ello, se ha tenido que diseñar una estructura específica para esta aplicación. La estructura consta de una matriz de vigas horizontales y perpendiculares entre sí de aluminio anodizado, ancladas a la plataforma por medio de unos bulones en los tornillos de unión de flotadores. De esta manera, la estructura queda solidaria a la plataforma, dotándola de una mayor rigidez. A las vigas horizontales se atornillan unas escuadras para elevar la inclinación de los paneles a 15º. Sobre esta estructura se apoyan los 16 paneles fotovoltaicos, sumando una potencia total de 9,44 kWp. La orientación de los paneles es ligeramente sureste. Para evitar la corrosión en el ambiente amoniacal del purín, se ha empleado tornillería de aluminio y acero inoxidable.
Montaje de la estructura de sujeción de los paneles fotovoltaicos, basada en una malla de vigas de aluminio anodizado entrelazadas, atornilladas a la plataforma flotante.
Montaje de la estructura de sujeción de los paneles fotovoltaicos, con escuadras atornilladas a la malla principal, para elevar los paneles a una inclinación de 15º con respecto a la horizontal.
En total, la plataforma flotante tiene una dimensión de 11,5 x 9,5 metros y cuenta con un pasillo de evacuación del cable solar y barandillas perimetrales de seguridad. La plataforma se coloca en una zona de la balsa de manera que no se vea afectada por los cambios de llenado de la balsa, subiendo y bajando con el nivel del purín, sin interactuar con el talud. Está sujeta por cuatro puntos a unos anclajes situados en las orillas de la balsa. Cuando se requiere acceder a la plataforma (para tareas de mantenimiento, por ejemplo), basta con tirar de las cuerdas para acercar la plataforma a una rampa de acceso de la que dispone la balsa.
Con la plataforma flotante se consigue cubrir de manera efectiva en torno al 10% de la superficie de la balsa. La producción fotovoltaica esperada es de 15,2 MWh/año, lo que supondría cubrir por autoconsumo hasta un 53% de la demanda eléctrica de la granja, evitando el uso de combustible fósil, caro y contaminante.
Detalle de uno de los amarres, sujeto a la plataforma flotante.
Montaje
El sistema se ha montado siguiendo un procedimiento diseñado por Intergia. En primer lugar, se ha montado íntegramente la plataforma flotante sobre un espacio de terreno adyacente a la balsa, sobre el que previamente se han colocado cantos rodados, para facilitar el deslizamiento a la hora de botar la plataforma. Este proceso se ha hecho gracias a una máquina agrícola con brazo telescópico, que ha ido empujando la plataforma hasta la balsa, dejándola cerca de la orilla y al lado de la rampa, para facilitar el acceso. Una vez flotando, se ha montado sobre la plataforma la estructura metálica y los paneles fotovoltaicos. Se han hecho las conexiones y se ha montado la pasarela de evacuación del cableado hacia la sala donde se ubica el inversor, con cable enterrado en zanja, a unos 90 metros de distancia.
Procedimiento de montaje del prototipo: una vez montada en tierra la plataforma, se echa a la balsa con ayuda de un brazo telescópico.
Vista de la plataforma flotante desde atrás. Se aprecia el pasillo para facilitar el acceso y la pasarela de evacuación del cable solar. En esta imagen también se puede ver el sensor de metano colocado a la altura de la plataforma, con campana de acumulación de gases.
Mediciones y análisis
Con el prototipo montado se van a llevar a cabo mediciones de las emisiones contaminantes de la balsa, para evaluar el potencial de cubrimiento de la solución propuesta. También se va a monitorizar la producción fotovoltaica. Las mediciones de amoniaco se van a realizar de acuerdo con un protocolo estandarizado, empleando una cámara dinámica flotante. Se van a realizar un total de 24 mediciones puntuales en diferentes zonas de la balsa, en distintas épocas del año. Adicionalmente, se está controlando la concentración de metano mediante dos sensores con campana de recogida de gases, situados en dos puntos clave: encima de la plataforma flotante y justo en el borde. Estos sensores toman datos de manera continua en tiempo real. Por último, la producción fotovoltaica y la ratio de autoconsumo se analizarán mediante la plataforma de visualización de datos del inversor fotovoltaico instalado.
Vista del prototipo completo cercano a la orilla de la balsa, antes de alejarlo para evitar interferencia con el talud.
El análisis de los resultados de las distintas mediciones llevadas a cabo en ambos prototipos (en Tauste y en Zamora) permitirá identificar cuál de los dos sistemas es más eficaz para reducir las emisiones de las balsas de purines en granjas porcinas. Por último, ambas soluciones se van a estudiar desde el punto de vista económico, con vistas de poder llevar la solución óptima al mercado.
FOTOPUR es un proyecto financiado por la UE a través de la convocatoria 2023 de subvención para proyectos de innovación de interés general por grupos operativos de la Asociación Europea para la Innovación en materia de productividad y sostenibilidad agrícolas (AEI-Agri), en el marco del Programa Nacional de Desarrollo Rural 2014- 2020 del Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación.
El grupo operativo FOTOPUR está formado por la Asociación de Defensa Sanitaria Porcino Nº1 de Tauste (ADS), el Centro Gestor de Estiércoles de Tauste (TCGE), la Cooperativa del Bajo Duero (COBADU), la Universidad De Zaragoza (UNIZAR), la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT) e INTERGIA.
