Estudio de viabilidad para aplicaciones de energía solar en el cultivo bajo invernadero del sudeste español

López Vela, Mario (2021). Estudio de viabilidad para aplicaciones de energía solar en el cultivo bajo invernadero del sudeste español. Thesis (Master thesis), E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Estudio de viabilidad para aplicaciones de energía solar en el cultivo bajo invernadero del sudeste español
Author/s:
  • López Vela, Mario
Contributor/s:
  • García de María, Juan Mario
  • Amador Guerra, Julio
Item Type: Thesis (Master thesis)
Masters title: Ingeniería de la Energía
Date: February 2021
Subjects:
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Ingeniería Energética
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

En el trabajo fin de máster redactado a continuación se aborda la problemática del suministro energético en la agricultura bajo invernadero del sudeste español -con énfasis en la provincia de Almería-, haciendo un estudio de cómo el empleo de energía solar puede ayudar a que dicho suministro sea más barato y respetuoso con el medio ambiente, contribuyendo de esa manera a alcanzar los Objetivos de Desarrollo Sostenible. Tras comenzar realizando una introducción al sector agrícola almeriense, se lleva a cabo una descripción básica que caracteriza las distintas instalaciones y sistemas mediante las que se lleva a cabo el cultivo. Se destaca el uso de invernaderos tipo “parral plano”, “raspa y amagado” y multitúnel, justificándose la elección de los dos últimos para llevar a cabo el estudio debido su mayor proyección en el campo almeriense del futuro. Después de justificar el uso de la energía solar como herramienta para mejorar la productividad, se presenta la metodología según la cual se seleccionan las distintas aplicaciones y casuísticas en las que el uso de dicha energía resulta más provechoso. Para ello, se propone un primer filtrado en el que se compara la exigencia de las distintas aplicaciones con la capacidad de las explotaciones “raspa y amagado” y multitúnel en cuatro apartados: económico, físico, técnico y de seguridad. Dicho filtrado concluye con la identificación de potencial viabilidad en la alimentación de sistemas básicos con demanda eléctrica y en el uso de ventilación forzada para ambos tipos de explotaciones, además del control de temperatura en el caso multitúnel. A continuación, se aplica un nivel intermedio de análisis, entrando en cálculos básicos para poder establecer el tipo de sistema de energía que mejor se adapta a las aplicaciones estudiadas y si la viabilidad prevista en el primer filtrado se sigue manteniendo. Para el caso de los sistemas sencillos se hace hincapié en el riego fotovoltaico en modalidad aislada con baterías o en autoconsumo conectado a red (resultando más conveniente este último). En la ventilación forzada se realiza un estudio de la demanda de ventilación para el caso “raspa y amagado” y el multitúnel, llegando a la conclusión de que únicamente es recomendable llevarla a cabo en el primero mediante una modalidad de autoconsumo fotovoltaico, aportando presupuestos y ahorro estimado para instalaciones sobre el almacén y sobre la balsa y el almacén. En cuanto al control de temperatura, se lleva a cabo una revisión bibliográfica para poder caracterizar la demanda térmica del invernadero en el periodo de cultivo. Establecida esta, se estudia su cobertura parcial (calefacción) mediante energía solar térmica y el empleo de fotovoltaica para alimentar una máquina de aerotermia que lleve a cabo su cobertura total (calefacción y refrigeración). Debido al poco factor de utilización del sistema solar térmico a lo largo del año, se obtiene, tras un análisis de viabilidad económica sencillo, que la inversión en él es desaconsejable, mientras que el caso de la aerotermia fotovoltaica es más atractivo. Realizado este análisis intermedio se seleccionan la ventilación mecánica y el riego fotovoltaico como aplicación conjunta para las explotaciones “raspa y amagado”, escogiéndose para las explotaciones multitúnel el control de temperaturas mediante aerotermia alimentada con fotovoltaica en modalidad de autoconsumo. Estas aplicaciones pasan a un estudio detallado final, tras justificarse el uso de fotovoltaica flotante para aprovechar el espacio ocupado por la balsa, dada su buena adaptación. En el mencionado estudio detallado se lleva a cabo un cálculo más exhaustivo de las configuraciones físicas y eléctricas que pueden llevarse a cabo en los espacios útiles definidos en las explotaciones, seleccionando equipos con actual presencia en el mercado. Además, se lleva a cabo el modelado de ambos sistemas en la herramienta PVsyst, definiéndose con mucho más detalle las pérdidas de los sistemas y obteniendo de esa manera unos datos de rendimiento y producción de energía mucho más fiables. Aprovechando que dicho software permite una simulación a 25 años, se lleva a cabo la obtención de la energía producida para la vida útil del proyecto, y se procede a realizar en el capítulo final un cálculo económico más avanzado que permite afirmar la viabilidad general de los casos presentados, con retornos de la inversión aceptables.

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Item ID: 66563
DC Identifier: https://oa.upm.es/66563/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:66563
Deposited by: Mario López
Deposited on: 31 Mar 2021 08:13
Last Modified: 31 Mar 2021 08:13
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