El agua es un recurso indispensable para el consumo humano y también para muchas actividades económicas, como la agricultura. De hecho, en la mayor parte del mundo más del 70% del agua dulce se utiliza en el sector agrícola, según el Banco Mundial.
En Colombia este sector demanda hasta el 50% del agua, sobre todo para sus sistemas de riego, de acuerdo con la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO). Desafortunadamente, en muchos lugares el suministro de agua es difícil porque no tienen acceso a la energía eléctrica necesaria para alimentar los sistemas de bombeo.
Este es uno de los grandes desafíos del agro, pues el SIN (Sistema Interconectado Nacional) no abarca todo el territorio nacional y algunas zonas rurales no cuentan con energía eléctrica proveniente de la red, mientras que en algunas áreas donde sí se cuenta con disponibilidad de la red los precios son muy elevados. En muchos casos, las empresas optan por usar generadores eléctricos impulsados con combustibles fósiles; sin embargo, pueden resultar contaminantes y menos eficientes. Ante este problema, la mejor solución son los sistemas de bombeo con energía solar.
Qué son las bombas solares y cómo funcionan
Los sistemas de bombeo solares son instalaciones diseñadas para captar, conducir y distribuir agua hacia uno o varios puntos con bombas solares. Es decir, que en lugar de usar electricidad proveniente del Sistema Interconectado Nacional o de generadores tradicionales, se emplea energía solar.
Un sistema fotovoltaico de bombeo se compone de:
- Una instalación con paneles solares, formado por módulos fotovoltaicos (montados generalmente sobre un marco de acero galvanizado), que se interconectan para conseguir el voltaje y la corriente máxima necesarios para convertir la radiación solar en energía eléctrica.
- Un subsistema motor-bomba para transformar la electricidad en potencia mecánica para el bombeo de agua,
- Un equipo de control constituido por un tablero de mando, mecanismos condicionadores de potencia, inversores de corriente continua a alterna, arrancadores, etc.
En algunos sistemas se incorporan baterías para almacenar energía. De este modo, se puede contar con un suministro continuo de electricidad y acumularse para periodos en los que se requiere más energía que la producida por los paneles solares, o cuando no hay generación de energía por la falta de la fuente primaria: el sol.
Para que el bombeo fotovoltaico funcione, los módulos solares energizan la bomba hidráulica mediante un variador de velocidad. Se opera en el punto de máxima potencia (MPPT) suministrado por las placas solares. Gracias a esto es posible extraer agua mediante energía solar de una manera eficiente, incluso cuando la radiación solar es baja en los días nublados.
Tipos de bombeo solar
La peculiaridad de las instalaciones de bombeo solar suele estar en el tipo de bomba que se necesita para impulsar el agua. Las bombas se pueden clasificar en varios tipos.
-
Bombas sumergibles
Funcionan debajo del agua, es decir, se sumergen para extraer directamente el líquido hacia la superficie. Las bombas sumergibles se utilizan principalmente en pozos y sondeos, puesto que son las más eficientes para extraer el agua en zonas más profundas. Están fabricadas en acero inoxidable para evitar su deterioro.
-
Bombas solares de superficie
Se usan sobre el nivel del agua. Se utilizan en estanques, lagos y para bombear de un tanque de almacenamiento a otro. Pueden ser de varios tipos; las más usadas son las bombas centrífugas, ya que movilizan gran cantidad de agua.
-
Bombas de corriente continua (CC)
Su motor funciona con corriente continua. Por ello no necesitan un inversor ni batería.
-
Bombas de corriente alterna (CA)
Su motor funciona con corriente alterna. Esto significa que la CC generada por los paneles solares se cambia a CA con la ayuda de un inversor.
¿Dónde puede emplearse un sistema de bombeo con energía solar?
Las infraestructuras agrícolas, principalmente las de riego y drenaje, solo cubren el 6% del potencial en el país, de acuerdo con CAF-Banco de Desarrollo de América Latina. Una de las consecuencias es la baja productividad del agro. Por fortuna, Colombia tiene grandes oportunidades agrícolas, gracias a las condiciones del suelo y a su localización geográfica, que se pueden aprovechar para el desarrollo del sector.
La ubicación en la zona ecuatorial, por ejemplo, hace que el país cuente con una alta radiación solar. Esto ofrece muchas oportunidades para instalar sistemas de bombeo solar.
La agricultura es una de las actividades que más se beneficia de este tipo de instalaciones, ya que suele desarrollarse en áreas rurales o poblaciones alejadas con limitadas redes eléctricas o de suministro de agua.
Son notables los beneficios que el bombeo con energía solar fotovoltaica ofrece a las zonas agrícolas. Más del 60% de la población mundial depende de la agricultura para sobrevivir, de acuerdo con la FAO. Esto significa que si no llueve lo suficiente y no existe un sistema de riego confiable, no habrá cosechas y aumentará la pobreza y el hambre.
Mejorar el sector agrícola es una vía para reducir la pobreza y la inseguridad alimentaria, señala el Banco Mundial. Y las bombas de agua alimentadas por energía solar son un medio para alcanzar este objetivo.
Beneficios de usar la energía solar fotovoltaica para los sistemas de riego
Sin instalaciones de bombeo que funcionen con energía solar, muchas zonas dependen de la cantidad de agua recolectada de la lluvia y de fuentes hídricas poco accesibles, lo que las lleva a utilizar baldes y cuerdas que requieren mucha mano de obra o sistemas de bombeo a base de diésel o gasolina para regar los cultivos. Esta falta de agua puede limitar la cosecha a solo dos veces al año.
En este sentido, las bombas de agua alimentadas por paneles solares son una solución eficiente para el agro porque:
-
Son ideales para zonas remotas
Dado que la irradiación solar es la que proporciona la energía, no se necesita una fuente externa como una red eléctrica. Por tanto, se pueden instalar sistemas de bombeo de agua en prácticamente cualquier lugar, mientras las horas de sol sean suficientes para generar la energía necesaria.
-
Aumentan la productividad
La necesidad de agua de riego puede afectar la productividad del sector agrícola, pues su recolección consume tiempo y esfuerzo. Las bombas que funcionan con energía fotovoltaica permiten ahorrar valiosas horas, que se pueden invertir en otras actividades productivas.
-
Permiten un riego directo
Con el bombeo solar se tiene control sobre el caudal. Los paneles solares pueden diseñarse de modo que la bomba funcione a la potencia pico necesaria para mantener la presión deseada durante un tiempo determinado. También admiten la instalación de un presostato para el control automático en función de la presión.
-
Tienen bajos costos de operación
El costo de los paneles fotovoltaicos se ha reducido significativamente y sus gastos de operación son menores que otros sistemas de generación eléctrica. Los ahorros a largo plazo del costo de la electricidad y del combustible eclipsan la inversión inicial necesaria para instalar una bomba de agua con energía solar.
-
Son sostenibles
Los paneles solares están hechos de silicio. Los hay de tipo monocristalino, policristalino, cuasimonocristalino o amorfo. Su funcionamiento está libre de emisiones nocivas al medioambiente. Por tanto, los sistemas de bombeo solar se consideran más sostenibles porque usan una fuente de energía limpia.
-
Tienen un mantenimiento sencillo
A diferencia de otros tipos de sistemas, los de bombeo fotovoltaico cuentan con pocas piezas mecánicas. Esto reduce las posibilidades de que los componentes necesiten reparaciones, de manera que pueden durar muchos años sin necesidad de mantenimiento.
Conclusiones
Hoy el sector agrícola tiene un reto doble: satisfacer las demandas alimentarias de las personas y contribuir a mitigar el cambio climático. La sustitución de combustibles fósiles por fuentes de energía renovables como la solar es una gran alternativa para que la agricultura sea más productiva y sostenible.
En este sentido, el bombeo solar de agua es la solución idónea para el agro. También es un sistema más rentable, pues si bien requiere una inversión inicial, tiene una larga vida útil y proporciona beneficios económicos como la reducción del gasto en electricidad y la obtención de ingresos por la venta de excedentes de energía a la red eléctrica, en caso de estar conectado al sistema.
El diseño de un sistema de bombeo solar implica varios parámetros, como volumen y almacenamiento de agua, profundidad a la que se encuentra, ubicación de los paneles fotovoltaicos e irradiancia solar, entre otros. Sin embargo, gracias a la tecnología, hoy el dimensionamiento de un sistema de este tipo es sencillo. Lo importante es hacerlo de la mano de expertos en el área.
En asociación con Castleberry Media, estamos comprometidos con el cuidado de nuestro planeta. Por lo tanto, este contenido es responsable con el medioambiente.
Puntos importantes:
- Uno de los grandes desafíos del agro es la dificultad de acceder a agua por falta de la energía eléctrica necesaria para su bombeo.
- Los sistemas de bombeo solares son instalaciones diseñadas para captar, conducir y distribuir agua hacia uno o varios puntos mediante bombas solares.
- El bombeo solar puede ser de varios tipos en función de la bomba utilizada: sumergible, de superficie, de corriente continua o alterna.
- La alta radiación solar de Colombia ofrece muchas oportunidades para los sistemas de bombeo solar.
- La agricultura es una de las actividades que más se beneficia del bombeo solar, ya que suele desarrollarse en áreas rurales o poblaciones alejadas con redes eléctricas o de suministro de agua limitadas.
- La sustitución de combustibles fósiles por fuentes de energía renovables como la solar es una gran alternativa para que la agricultura sea más productiva y sostenible.
