FACULTAD DE CIENCIAS AGRÍCOLAS RIEGOS DE ALTA EFICIENCIA EN HORTALIZAS CON ENERGÍA SOLAR INGENIERÍAS TEOBALDIS MERCADO FERNÁNDEZ Profesor investigador PhD. Hidrociencias 1964 - 2014 50 AÑOS SEMBRANDO FUTURO Marzo 26 de 2015. ENERGÍA SOLAR 1. Proviene del sol. 2. Disponibilidad. 3. Aprovechamiento: Aplicaciones térmicas y fotovoltaicas. Bombeo con energía solar en Israel: Fuente: Mercado. 2013. BRILLO SOLAR (horas/día) Heliógrafo: Mercado. 2015. RADIACIÓN SOLAR (W/m2) Piranómetro digital Mediciones de campo con Piranómetro digital V A R IA C IÓ N E S P A C IA L D E L B R ILL O S O L A R A N U A L SAN AN TER O N S A N B E R N A R D O D E L V IE N T O M O M ÍL P U R I S IM A S A N A N D R E S DE S O T A V E N T O M O Ñ IT O S L O R IC A C H IM Á C H IN Ú CO T O RR A P U E R T O E S C O N D ID O S A N P E LA Y O CI E N AG A DE O R O CE RE T É LO S CO RD O B A S SAH AGÚ N CA NA LE T E S A N C A R LO S M O N T E R IA PU EBL O N U EVO P L A N E T A R IC A AYAP EL VA L E N CI A BU EN AVISTA LA A P A R T A D A M O N T E L IB A N O TI E R R A L T A P U E R T O LI B E R T A D O R LIM IT E S M U N IC IP A LE S 21 0 0 H O R A S /A Ñ O 20 0 0 H O R A S /A Ñ O 19 0 0 H O R A S /A Ñ O 18 0 0 H O R A S /A Ñ O 17 0 0 H O R A S /A Ñ O 16 0 0 H O R A S /A Ñ O 1:1 1 0 0 0 0 0 15 0 0 H O R A S /A Ñ O 14 0 0 H O R A S /A Ñ O Fuente: Palencia, Mercado y Combatt. 2006. V A R IA C IÓ N E S P A C IA L D E LA TE M P E R A TU RA A NU A L SAN AN TER O S A N B E R N A R D O D E L V IE N T O M O M ÍL P U R I S IM A N S A N A N D R E S DE S O T A V E N T O M O Ñ IT O S L O R IC A C H IM Á C H IN Ú CO T O RR A P U E R T O E S C O N D ID O S A N P E LA Y O CI E N AG A DE O R O CE RE T É LO S CO RD O B A S SAH AGÚ N CA NA LE T E S A N C A R LO S M O N T E R IA PU EBL O N U EVO P L A N E T A R IC A AYAP EL VA L E N CI A BU EN AVISTA LA A P A R T A D A M O N T E L IB A N O TI E R R A L T A P U E R T O LI B E R T A D O R LIM IT E S M U N IC IP A LE S 26 .5 - 2 7 ° C 27 - 2 7 .5 ° C 27 .5 - 2 8 ° C 1:1 1 0 0 0 0 0 Fuente: Palencia, Mercado y Combatt. 2006. V A R IA C IÓ N E S P A C IA L D E L A H U M E D A D R E L A T IV A A N U A L SAN AN TER O S A N B E R N A R D O D E L V IE N T O M O M ÍL P U R I S IM A N S A N A N D R E S DE S O T A V E N T O M O Ñ IT O S L O R IC A C H IM Á C H IN Ú CO T O RR A P U E R T O E S C O N D ID O S A N P E LA Y O CI E N AG A DE O R O CE RE T É LO S CO RD O B A S SAH AGÚ N CA NA LE T E S A N C A R LO S M O N T E R IA PU EBL O N U EVO P L A N E T A R IC A AYAP EL VA L E N CI A BU EN AVISTA LA A P A R T A D A M O N T E L IB A N O TI E R R A L T A P U E R T O LI B E R T A D O R LIM IT E S M U N IC IP A LE S 80 - 8 1 % 81 - 8 2 % 82 - 8 3 % 83 - 8 4 % 1:1 1 0 0 0 0 0 Fuente: Palencia, Mercado y Combatt. 2006. 84 - 8 5 % 85 - 8 6 % TENDENCIAS DEL USO DEL AGUA Fuente: OECD Environmental Outlook Baseline, 2007 RIEGO. APLICACIÓN OPORTUNA Y SUFICIENTE DE AGUA A LOS CULTIVOS. 1. PORQUE REGAR? 2. CUANTO REGAR? 3. CUANDO REGAR? 4. COMO REGAR? 1. CUANTO REGAR? CANTIDAD DE AGUA SUELO COMO DEPOSITO DE AGUA (TEXTURA) LAMINA DE FACIL APROVECHAMIENTO (LARA) DISPONIBILIDAD (FLUJO ENTRADA – SALIDA) CAPACIDAD DE INFILTRACION DEL SUELO SUELO Fuente: Combatt. 2006. PERFIL DE SUELO: LAMINA = mm/cm. TENSIOMETRO. 20 – 30 Centibares. CAPACIDAD DE INFILTRACION DEL SUELO REQUERIMIENTO DE AGUA POR LOS CULTIVOS Fuente: FAO. 2000 COEFICIENTES DE CULTIVO Fuente: FAO. 2000 EVAPORACION/TRANSPIRACION Fuente: FAO. 2000. INVESTIGACIONES EN REQUERIMIENTOS HIDRICOS Flores et al., 2006. Berenjena: 8 L/planta/día, zona Sinú, Córdoba. Meza et al., 2013. Stevia: 0.6 L/planta/día, zona Sinú, Córdoba. RIEGO POR GOTEO: 90 – 95 % DE EFICIENCIA. PROYECTO BAES Paneles de 60 W. Fuente: Mercado. 2014. «Bombeo de Agua con Energía Solar» 1800 1600 -2 Radiación (W.m ) 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 6 8 10 12 Horas del día 14 16 Curva de radiación con brillo solar pleno, Universidad de Córdoba, Montería, Colombia 18 T (°C) HR (%) R (W/m2)*10 140 100 80 60 40 20 7:18.00 6:16.00 5:14.00 4:12.00 3:10.00 2:8.00 0 1:7.00 Valores variables 120 Horas día Temperatura y humedad relativa en función de la radiación a campo abierto. T (°C) HR (%) R (W/m2)*10 90 80 60 50 40 30 20 10 7:18.00 6:16.00 5:14.00 4:12.00 3:10.00 2:8.00 0 1:7.00 Valores variables 70 Horas del día Temperatura y humedad relativa en función de la radiación, protegido al 50 % R. T (°C) HR (%) R (W/m2)*10 100 90 70 60 50 40 30 20 10 7:18.00 6:16.00 5:14.00 4:12.00 3:10.00 2:8.00 0 1:7.00 Valores variables 80 Horas día Temperatura y humedad relativa en función de la radiación, protegido al 50 % R en casa de cultivo con plástico. COMPONENTES DE BAES 1. CAPTACIÓN ENERGIA SOLAR (PANELES): FOTOVOLTÁICO (E. ELECTRICA) 2. CONDUCCIÓN DE ENERGÍA 3. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA (ACUMULADORES O BATERÍAS) 4. CONVERSIÓN DE CORRIENTE DC EN AC 5. EQUIPO DE BOMBEO (USO) COMPONENTES DE BAES 1. CAPTACIÓN ENERGIA SOLAR (PANELES): FOTOVOLTÁICO (E. ELECTRICA) 2. CONDUCCIÓN DE ENERGÍA 3. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA (ACUMULADORES O BATERÍAS): AUTONOMO. ALMACENAMIENTO DE AGUA 4. CONVERSIÓN DE CORRIENTE DC EN AC: USO EQUIPOS DE BOMBEO DC 5. EQUIPO DE BOMBEO (USO) PROPUESTA No 1: SISTEMA AUTONOMO DC Paneles de 60 W. Fuente: Mercado. 2014. Descarga de bombeo solar. Riego por goteo a campo abierto Casa de cultivos, Universidad de Córdoba, Montería, Colombia Resultados 1800 1600 -2 Radiación (W.m ) 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 6 8 10 12 Horas del día 14 16 Curva de radiación con brillo solar pleno, universidad de Córdoba. 18 0,5 -1 Caudal (l.s ) 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 400 600 800 1000 1200 -2 Radiación (W.m ) Variación del caudal con la radiación, universidad de Córdoba. 1400 Volumen disponible por día con cabeza hidráulica de 5.3 m -1 Valores experimentales Q (L.s ) Tiempo efectivo (h) Volumen (L) Mínimo Máximo Medio 0.067 0.424 0.206 4.0 4.0 4.0 964.8 6105.6 2966.4 Tomate en casa de cultivos con riego por goteo con BAES Stevia con riego por goteo en condiciones protegidas Balance Carga hidráulica (5.3 m) 60 W, 3.75 A, 18 V Bombeo de 3.5 gpm 370 plantas de Berenjena 999 plantas de Tomate 4944 plantas de Stevia Escalamiento: 20.000 L/día 650 USD 10 – 20 años VU PROPUESTA No 2: BAES CONVENCIONAL CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA RENDIMIENTO MÁXIMO: 500 W BATERIA: 190 A.h INVERSOR: TENSIÓN ENTRADA: 11 – 15 V DC TENSIÓN SALIDA: 110 – 220 V AC BOMBEO: 40 gpm; 25 HDT, 0.5 Hp Tt = 8 h; VOL = 72.000 L/día USO: 9.000 plantas de Berenjena 24.000 plantas de Tomate 120.000 plantas de Stevia COSTO: : Aproximadamente 1 ha. 2.500 USD 1 – 1.5 Años VU, acumuladores: 1.000 USD 10 – 20 Años VU, inversor, paneles, controladores ESCALAMIENTO: 1000 W: 1Hp: 144.000 l/día EDUCACION FORMAL Y NO FORMAL EN USO DE ENERGIA SOLAR PARA BAES BAES PARA ZONAS MARGINALES DEL NORTE DE COLOMBIA. GRACIAS POR SU ATENCIÓN