Bombeo fotovoltaico de alta potencia en el Norte de Senegal

Abstract

Este proyecto aborda el estudio y diseño de sistemas de bombeo fotovoltaicos de alta potencia para riego, como solución eficaz, fiable y rentable al regadío, en el norte de la República de Senegal. La elección del proyecto se ve motivada por varios factores, como la repercusión que la tecnología fotovoltaica tiene en la reducción de costes energéticos en el riego agrícola de alta potencia, derivada del crecimiento exponencial que la energía fotovoltaica está experimentando mundialmente en la producción de energía; los problemas asociados al uso de combustibles fósiles y su nociva incidencia en el cambio climático; y la oportunidad de adaptar una solución tecnológica de producción de energía limpia en zonas y países con limitación de recursos. El agua y la energía son elementos clave en la producción agrícola, y más aún cuando el mundo afronta una crisis hídrica y energética. Por lo tanto, es necesario buscar nuevas alternativas que ayuden a aumentar la capacidad de producción agrícola para abastecer a la población mundial, cuyo crecimiento se ha casi doblado desde 1980. Actualmente, la tecnología de bombeo fotovoltaico adaptado al riego se ha extendido notablemente en los países del entorno Mediterráneo, y muy especialmente en España. El abaratamiento desde la pasada década, de hasta un 90% en el precio de los módulos fotovoltaicos y el incremento en más del 250% del precio del diésel o gasolina, capacita a ésta tecnología a competir en el mercado energético contra las fuentes de energía convencionales. En España y norte de África, existen ya multitud de sistemas de riego fotovoltaico de alta potencia, gracias a iniciativas que consiguieron desarrollar la tecnología a nivel comercial, como el proyecto europeo MASLOWATEN (MArket uptake of an innovative irrigation Solution based on LOW WATer-ENergy consumption) , coordinado por el IESUPM (Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid). El objetivo de MASLOWATEN, llevado a cabo entre 2015 y 2018, fue la introducción al mercado de este tipo de sistemas a través del desarrollo de la tecnología a un nivel comercial y de la transferencia de tecnología a PYMES. En la primera parte del presente proyecto se analiza el estado del arte de la tecnología de bombeo fotovoltaico de alta potencia, además del regadío del arroz en el norte del río Senegal, este último con el objetivo de entender y conocer los condicionantes para la aplicación del riego fotovoltaico en la región, tales como climatología, costes energéticos (combustibles y tarifas eléctricas), extensiones de los regadíos, necesidades hídricas de los cultivos y las problemáticas socio-económicas existentes. A partir de estos datos, se proponen 2 diseños de sistemas de riego fotovoltaico adaptados a la región, simulando su productividad con la herramienta de simulación SISIFO. Posteriormente se analiza la viabilidad económica de las soluciones técnicas diseñadas, comparando los resultados obtenidos con los sistemas de riego convencionales existentes actualmente en la región (conectados a la red eléctrica). Finalmente, en las conclusiones del proyecto se hace una proyección de los resultados obtenidos a otros países de la región de África del Oeste, observado la incidencia que tendría en la economía la extensión a gran escala del riego fotovoltaico. Abstract: This project concerns the study and design of high-powered photovoltaic pumping systems for irrigation, as an effective, reliable and profitable solution to irrigating rice cultivation, in the North of the Republic of Senegal. The choice of the project is motivated by several factors, such as the impact that photovoltaic technology has on reducing energy costs in high-powered agricultural irrigation, derived from the exponential growth that photovoltaic energy is experiencing worldwide in energy production; the problems associated with the use of fossil fuels and their harmful impact on climate change; and for the opportunity to adapt a technological solution for the production of clean energy in areas and countries with limited resources. Water and energy are key features in agricultural production, and even more so when the world is facing a water and energy crisis. Therefore we need to look further for new alternatives that will help to supply the world’s population, whose growth has almost doubled since 1980. Currently, photovoltaic pumping technology for irrigation is widespread throughout Mediterranean countries, especially in Spain. The decrease in the past decade, of up to 90% in the price of photovoltaic modules and the increase of more than 250% in the price of diesel or gasoline, enables this technology to compete in the energy market against the conventional energies sources. In Spain and North Africa, there are already a multitude of high-powered photovoltaic irrigation systems, such as those developed within the MASLOWATEN (MArket uptake of an innovative irrigation Solution based on LOW WATer-ENergy consumption) , coordinated by the IES-UPM (Instituto de Energía Solar of the Polytechnic University of Madrid). The objective of MASLOWATEN, carried out between 2015 and 2018, was the introduction to the market of this type of systems through the development of technology at a commercial level and the transfer of technology to SMEs. In the first part of this project, the state of the art of high-power photovoltaic pumping technology is analyzed, in addition to rice irrigation in the North of the Senegal River, the latter with the aim of understanding and knowing the conditions for the application of the photovoltaic irrigation in the region, such as weather conditions, energy costs (fuels and electricity rates), irrigation extensions, water needs of crops and existing socio-economic problems. Based on these data, 2 designs of photovoltaic irrigation systems adapted to the region are proposed, simulating their productivity with the SISIFO simulation tool. Subsequently, the economic viability of the technical solutions designed is analyzed, comparing the results obtained with the conventional irrigation systems currently existing in the region (on-grid systems). Finally, in the conclusions of the project, a projection of the results obtained to other countries in the West African region is made, observing the impact that the large-scale extension of photovoltaic irrigation would have on the economy.