Instalación de autoconsumo energético de una explotación agropecuaria en Plasencia

Abstract

El presente proyecto trata de optimizar una explotación agropecuaria situada en Extremadura con el fin de mejorar la eficiencia de la misma. La situación actual obliga a este sector a reducir la superficie utilizada para regadío y ganadería debido al poco valor económico que aportan. Debido a esto, se realiza un estudio para la incorporación de una pequeña industria lanera, la optimización de la eficiencia del sistema de riego existente y para la posibilidad de incorporar una planta fotovoltaica que pueda suministrar la suficiente energía para abastecer a la explotación. Se realiza, en primer lugar, el diseño de la industria lanera. Para ello se debe tener en cuenta la producción anual de lana existente en la explotación. Este es el dato de partida para dimensionar la empacadora. Se realiza la comparación entre una empacadora vertical y una horizontal, estudiando sus características y escogiendo la más económica siempre y cuando cumpla con las necesidades existentes. Finalmente se escoge la empacadora vertical por su mejor adaptación a la producción de la explotación siendo, además, más económica que la empacadora horizontal. En segundo lugar, se realiza el estudio y optimización del sistema de riego. Dicho estudio se realiza a través del programa EPANET. En dicho programa se debe definir el sistema introduciendo datos como: altura máxima y mínima del embalse d almacenamiento, longitud y diámetro de las tuberías, curvas de funcionamiento de las bombas y consumo y factor d aspersión de los aspersores. Una vez definido el sistema se corre la simulación y se comprueban los resultados. En este caso se ha cambiado el diámetro de ciertas tuberías debido a la gran cantidad de pérdidas existentes que provocaban presiones negativas. Una vez sustituido se vuelve a simular como comprobación y se realiza el presupuesto de los cambios necesarios para la optimización del sistema. En tercer lugar, se ha realizado el dimensionamiento de la planta fotovoltaica. Para la cual se ha especificado la conexión a la red, siendo un sistema aislado debido a las dificultades de la zona para evacuar la energía a la red, posteriormente se han definido los consumos totales de la explotación teniendo en cuenta la vivienda, las naves, el sistema de riego y la empacadora. A continuación, se ha realizado el cálculo del ángulo de inclinación óptimo teniendo en cuenta la latitud de la explotación y que se quiere maximizar la producción en verano, además se ha realizado la previsión de la potencia a instalar. Para finalizar se ha realizado la simulación de la generación en el programa PVSyst. Para ello, se ha definido la ubicación para obtener los datos climatológicos, la inclinación y orientación calculados previamente, la potencia a instalar ya calculada también, la potencia de los módulos e inversores y un croquis de la instalación para realizar la simulación de sombras. Una vez definidos todos estos puntos se ha corrido la simulación obteniendo un informe detallado de la generación, de las pérdidas y de las emisiones reducidas. Por último, se ha realizado un análisis de rentabilidad del proyecto. En primer lugar, se ha comparado la curva de consumo con la curva de generación para conocer la cantidad de energía producida, la cantidad de energía autoconsumida y la cantidad d energía consumida de la red. Una vez obtenidos estos datos se ha partido de varias premisas: los años de vida útil del proyecto, el coste de operación y mantenimiento anual, degradación anual de los módulos, la tasa de descuento y el precio de la electricidad. Para el precio de la electricidad se han comparado dos escenarios. El primer escenario ha tenido en cuenta el precio a futuros proporcionados por el OMIP, siguiendo una tendencia a la baja, obteniendo unos resultados no favorables. El segundo escenario ha tenido en cuenta unos precios con tendencia al alza, obteniendo unos valores algo favorables, pero no óptimos. Finalmente se exponen los resultados y se comentan las diferentes soluciones existentes.

This project aims to optimise a farm located in Extremadura in order to improve its efficiency. The current situation is forcing this sector to reduce the surface area used for irrigation and livestock farming due to the low economic value they provide. Due to this, a study is carried out for the incorporation of a small wool industry, the optimisation of the efficiency of the existing irrigation system and for the possibility of incorporating a photovoltaic plant that can supply enough energy to supply the farm. The first step is the design of the wool industry. To do this, the annual wool production of the farm must be taken into account. This is the starting point for sizing the baler. A comparison is made between a vertical baler and a horizontal baler, studying their characteristics and choosing the most economical one as long as it meets the existing needs. Finally, the vertical baler is chosen because it is better adapted to the production of the farm and is also more economical than the horizontal baler. Secondly, the study and optimisation of the irrigation system is carried out. This study is carried out using the EPANET programme. In this programme, the system must be defined by introducing data such as: maximum and minimum height of the storage reservoir, length and diameter of the pipes, pump operation curves and consumption and sprinkler spray factor. Once the system is defined, the simulation is run and the results are checked. In this case, the diameter of certain pipes has been changed due to the large amount of existing losses that caused negative pressures. Once it has been replaced, it is simulated again as a check and a budget is made for the changes necessary to optimise the system. Thirdly, the dimensioning of the photovoltaic plant has been carried out. For which the grid connection has been specified, being an isolated system due to the difficulties of the area to evacuate the energy to the grid, then the total consumption of the farm has been defined taking into account the house, the sheds, the irrigation system and the baler. Next, the optimum angle of inclination was calculated, taking into account the latitude of the farm and the fact that the aim is to maximise production in summer, and a forecast of the power to be installed was also made. Finally, the generation simulation has been carried out in the PVSyst programme. To do this, the location was defined to obtain the climatological data, the previously calculated inclination and orientation, the power to be installed, the power of the modules and inverters and a sketch of the installation to simulate shadows. Once all these points had been defined, the simulation was run, obtaining a detailed report on generation, losses and reduced emissions. Finally, a profitability analysis of the project has been carried out. Firstly, the consumption curve was compared with the generation curve to determine the amount of energy produced, the amount of energy self-consumed and the amount of energy consumed from the grid. Once these data were obtained, several assumptions were made: the years of useful life of the project, the annual operation and maintenance cost, the annual degradation of the modules, the discount rate and the price of electricity. For the electricity price, two scenarios were compared. The first scenario has taken into account the forward price provided by OMIP, following a downward trend, obtaining unfavourable results. The second scenario has taken into account prices with an upward trend, obtaining somewhat favourable but not optimal values. Finally, the results are presented and the different existing solutions are discussed.