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Micro Redes de integración para explotaciones ganaderas industriales

Suministro eléctrico garantizado para la implantación crecimiento y mejora de explotaciones ganaderas en localizaciones aisladas. Integración de recursos energéticos por sostenibilidad y disponibilidad.

Por David Bullejos Martín
Profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Córdoba
bullejos@uco.es

Las explotaciones ganaderas de pequeña y mediana envergadura están en frente a las grandes, al no tener acceso a servicios, transporte y energía en la medida de sus necesidades.

Las Explotaciones Ganaderas de pequeña y mediana envergadura se encuentran, en su mayor parte, ubicadas en localizaciones donde la calidad de sus reses se consigue mediante pastos autóctonos de bajo impacto industrial y poblacional. Esta situación las posiciona en clara desventaja frente a las grandes explotaciones ganaderas al no tener, en su mayoría, acceso a servicios, transporte y energía en la medida de sus necesidades.

Son varias las administraciones públicas que han comenzado planes de desarrollo y electrificación rural, con inconvenientes tanto económicos como medioambientales que han condenado a muchas explotaciones ganaderas al estancamiento y gradual extinción por falta de viabilidad económica y técnica.

El acceso a la energía eléctrica es prioritario en el desarrollo industrial como infraestructura de primera necesidad. Actualmente, 78,5% de las explotaciones ganaderas españolas ubicadas en zonas rurales no están electrificadas (fuente: INE). El déficit energético incide decisivamente en el desarrollo tecnológico y crecimiento de explotaciones con mayor potencial por su localización o entorno medioambiental. El impacto ambiental en avifauna y encarecimiento de infraestructuras por soterramiento hace invisibles las soluciones tradicionales de electrificación.

Es, por tanto, una necesidad de pequeñas poblaciones y comunidades la mejora de infraestructuras rurales, manteniendo el enfoque de sostenibilidad socio-económica con diseño estrategias de modernización y planificación sobre horizontes de medio y largo plazo.

Determinación de necesidades

Centrado el campo de aplicación de la estrategia energética, se deben establecer a continuación el conjunto de receptores o cargas que, por su naturaleza, aplicaciones y funcionamiento puedan agruparse según los requerimientos energéticos, frecuencia de uso y especificaciones de potencia y energía.

Para ello consideraremos los siguientes grupos de aplicación:

  • EQUIPOS CON ALTO REQUERIMIENTO ENERGÉTICO a potencia constante, con un tiempo medio de funcionamiento preestablecido, conocidos los ciclos de operación y el régimen de carga medio al que funcionan (Tanques de frio industrial, sistemas de alimentación de crías, climatización de estancias, alumbrado de estancias y seguridad, etc.)
  • EQUIPOS CON ALTO REQUERIMIENTO DE POTENCIA con demanda energética limitada, fijados los tiempos de funcionamiento y ciclos del mismo así como el tiempo de funcionamiento a máxima potencia (Compresores, empujadores de ordeño, ordeñadoras, etc.)
  • EQUIPOS CON FUNCIONAMIENTO EN CICLOS NO ESTABLECIDOS, es decir, equipos que pueden funciona en la medida de la disposición de energía y potencia, de requerimientos limitados, y que pueden suavizar las curvas de carga adaptándolas a las de disponibilidad de recursos energéticos (sistemas de bombeo de agua de pozos o prospecciones a depósitos, tolvas de elevación de piensos, sistemas de calentamiento y almacenamiento isotérmico de agua para aplicaciones industriales, etc.).
  • ELECTRIFICACIÓN DOMÉSTICA (housing) con una reserva energética para mejora de las condiciones de residencia del personal responsable de la explotación, así como ampliación de instalaciones dedicadas a la promoción, visitas, campañas, comercialización, etc.
  • ELECTRIFICACIÓN DE SEGURIDAD para aplicaciones industriales de control, comunicaciones, y producción con altos requerimientos de calidad y continuidad de suministro.
Tecnología de control y gestión energética

Determinadas las cargas y el régimen de funcionamiento de la explotación, queda establecer el conjunto de objetivos que nuestra acción de gestión energética pretende obtener.

1.- Disponibilidad energética continua que garantice el suministro para el correcto desarrollo de la actividad industrial, incluso sin aporte eléctrico procedente de redes convencionales.

2.- Reducción de costes energéticos con elección de recursos, generadores, acumulación y gestión energética que mejoren la eficiencia de los elementos de la instalación, o bien que reduzcan su consumo en términos de potencia y energía incluso para instalaciones conectadas a red eléctrica convencional.

La mejora de infraestructuras rurales debe hacerse manteniendo el enfoque de sostenibilidad socio-económica con diseño estrategias de modernización y planificación.

Conocido el comportamiento de la planta, así como la disposición de recursos energéticos actuales de la misma, el primer paso de actuación consiste en la determinación de necesidades energéticas reales y futuras que permitan el correcto desarrollo y promoción de la industria objeto del estudio. En este apartado, es necesario atender a disponibilidad, sostenibilidad, impacto ambiental y por supuesto, viabilidad económica de las soluciones aportadas, optando en mayor medida por soluciones mixtas que den respuesta a todos los requerimientos anteriores (generación mini eólica, fotovoltaica, solar térmica de baja temperatura, sistemas de recuperación de calor, calderas de biocombustible, y en última instancia, sistemas convencionales de apoyo para generación eléctrica (generadores de combustión)).

A continuación deben atenderse los requerimientos de potencia de cada uno de los receptores y del conjunto de los mismos, para utilización tanto de los sistemas de generación como de sistemas de acumulación energética de gran capacidad que permitan la optimización de funcionamiento y consumo. En este apartado es importante el control de funcionamiento y puesta en marcha del conjunto de receptores de la planta, que bien gestionado, permite reducir los requerimientos de potencia de los sistemas de generación o bien de cuota de potencia de la red de suministro eléctrico convencional.

En conjunción con los anteriores, se debe buscar una solución de compromiso que de cabida a los requerimientos energéticos de cada uno de los receptores y de la explotación en su conjunto. En este punto es fundamental el análisis de eficiencia y rendimiento energético de cada receptor, que permita el correcto dimensionamiento de sistemas de almacenamiento eléctrico alternativo, los cuales han tenido un papel fundamental en el desarrollo de estos proyectos en los últimos años.

Equipos de almacenamiento energético

Los equipos de almacenamiento energético de alta capacidad se componen en la actualidad de sistemas de gestión de la acumulación y descarga, sistemas de integración de recursos y el propio equipo de acumulación, que para aplicaciones industriales se desarrolla en grupos polifásicos con acoplamiento en paralelo para mayor disposición de potencia y capacidad.

El componente de gestión de recursos se encarga de gestionar la producción de energía eléctrica dando prioridad a la entrada de energía desde los recursos renovables directos, dejando orden los recursos renovables a demanda y las fuentes de combustibles convencionales (carbón, gasoil, etc.). Este tipo de control permite establecer estrategias de consumo de recursos optimizando el régimen de funcionamiento e generadores de explosión y calderas.
 
El sistema de gestión de descarga optimiza este proceso, gestionando el uso jerarquizado de la energía según necesidades y parámetros de la propia explotación. En este sistema se implementan habitualmente parámetros como precios de energía suministrada, disponibilidad, cuotas de potencia, etc., que mejoren la cuenta de explotación mediante un uso racional de la energía.

Análisis de viabilidad y conclusiones

El resultado del anterior estudio e implementación debe estar avalado por un conjunto de medidas de seguimiento y monitorización, diseñadas para conseguir el máximo rendimiento y adaptación del sistema de gestión energética a los procesos a los que da servicio. Las correcciones del sistema deben ser continuas mediante planes de revisión de operación y comprobación de funcionamiento, de acuerdo a las expectativas y beneficios esperados.

Son importantes los estudios continuos que aporten soluciones a nuevas aplicaciones, ampliaciones y desarrollo de nuevas líneas que mejoren oportunidades de la explotación y por ello, viabilidad y sostenibilidad de la actividad en su conjunto.

En definitiva, se describe una solución energética llevada a cabo a través de empresas de ingeniería y de servicios energéticos que da respuesta a problemas de sostenibilidad y futuro de un gran número de explotaciones ganaderas, las cuales ya han realizado inversiones en productos de generación de electricidad con nuevas tecnologías como solar y eólica, sin llegar a garantizar los requerimientos energéticos de explotación sin dependencia del origen de suministro.

Información complementaria de ejecución de este tipo de proyectos y soluciones puede solicitarse a:

HELIANTHUS INGENIERÍA: www.helianthus.es
Ingeniería para la optimización y reducción de gastos IORG S.L.: www.iorgsl.com

 

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