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INTEGRACIÓN DE ENERGÍA RENOVABLE EN EL PROCESO VITIVINÍCOLA Estudio de un caso concreto Memoria Autor: Javier Carroquino Director: José Luis Bernal Codirector: Rodolfo Dufo Máster Oficial en Sostenibilidad Energética y Energías Renovables Programa Oficial de Posgrado en Ingeniería Eléctrica y Energética Curso académico 2009-2010 Octubre 2010 1 INTEGRACIÓN DE ENERGÍA RENOVABLE EN EL PROCESO VITIVINÍCOLA 0 Resumen El presente trabajo aborda el estudio de un caso concreto y real de la industria vitivinícola, centrándose en los consumos eléctricos y los recursos energéticos disponibles, planteando la posibilidad de integrar generación renovable. En primer lugar se exponen los motivos que justifican la búsqueda de sostenibilidad desde un enfoque sectorial y más concretamente para el sector vitivinícola. Se efectúa una aproximación a las características del sector y a sus grandes cifras, desde el punto de vista del consumo eléctrico. Se refieren las iniciativas existentes orientadas a la sostenibilidad, tanto comerciales como en el campo de la investigación. Por fin, se constata la ausencia casi absoluta de trabajos que afronten la demanda energética, especialmente eléctrica, del sector y su satisfacción con fuentes renovables. En el estudio del caso concreto se diferencia entre las instalaciones de riego y la bodega y oficinas, con perfiles de demanda muy diferentes. A su vez, algunos de los riegos están conectados a red y otros alejados de ella y actualmente alimentados únicamente con generación Diesel. Para cada una de estas instalaciones se describe la situación actual, los consumos y costes y el perfil de la demanda. Una vez planteado cada caso, se hace una primera revisión de las mejoras posibles sin recurrir todavía a fuentes renovables. De esta forma, las instalaciones alcanzarían una configuración más racional, paso lógico antes de abordar la integración de generación renovable. Se obtienen datos de los recursos renovables presentes en el entorno de las instalaciones y del proceso. Se aborda un primer estudio de integración de generación renovable, buscando el mix de generación óptimo desde el punto de vista económico para cada instalación estudiada. Se efectúan análisis de sensibilidad respecto a las variables que pueden sufrir cambios en los escenarios previsibles (tarifas eléctricas, coste del combustible y coste de la generación renovable), para determinar las condiciones que pueden hacer viable económicamente la inversión necesaria. Se aborda un segundo estudio, buscando el mix óptimo para la reducción de emisiones, tanto en las instalaciones actualmente alimentadas por generación Diesel como para las conectadas a red, en este caso manteniendo la conexión y posible venta de electricidad a la red. Por último se extraen, en la medida de lo posible, conclusiones generales aplicables a casos similares del sector, tanto para instalaciones aisladas como conectadas a la red. También se efectúan comentarios, fruto de todo lo anterior, relativos a la implantación de energía renovable en el sector vitivinícola. 2 1 Índice 0 Resumen ............................................................................................................................... 1 1 Índice ..................................................................................................................................... 2 2 Introducción y motivación ...................................................................................................... 3 3 Revisión del uso de energía renovable en el sector vitivinícola ........................................... 4 3.1 Aproximación a las demandas energéticas del proceso ............................................... 4 3.2 Situación actual del sector ............................................................................................ 5 3.3 Revisión de artículos ..................................................................................................... 6 4 Caso de estudio: Tempore .................................................................................................... 7 4.1 Riego conectado a red: San Jorge ................................................................................ 7 4.1.1 Descripción ............................................................................................................ 7 4.1.2 Perfil de la demanda .............................................................................................. 7 4.1.3 Tarifa y factura eléctrica ........................................................................................ 9 4.1.4 Mejoras aplicables ............................................................................................... 10 4.2 Riego aislado: Masatrigos y Merla .............................................................................. 10 4.2.1 Descripción .......................................................................................................... 10 4.2.2 Perfil de la demanda ............................................................................................ 11 4.2.3 Generación Diesel ............................................................................................... 11 4.2.4 Mejoras aplicables ............................................................................................... 11 4.3 Bodega y oficinas ........................................................................................................ 13 4.3.1 Descripción .......................................................................................................... 13 4.3.2 Perfil de la demanda ............................................................................................ 13 4.3.3 Tarifa y factura eléctrica ...................................................................................... 13 4.3.4 Mejoras aplicables ............................................................................................... 13 5 Integración de fuentes de energía renovables .................................................................... 14 5.1 Recursos renovables ................................................................................................... 14 5.1.1 Solar .................................................................................................................... 14 5.1.2 Eólico ................................................................................................................... 15 5.1.3 Otros .................................................................................................................... 16 5.2 Optimización económica ............................................................................................. 17 5.2.1 Instalaciones aisladas ......................................................................................... 18 5.2.2 Instalaciones conectadas a red ........................................................................... 24 5.3 Análisis de sensibilidad ............................................................................................... 26 5.3.1 Instalaciones aisladas: combustible, interés del dinero, acumulación ................ 26 5.3.2 Instalaciones conectadas a red: tarifa eléctrica, venta a la red y primas ............ 27 5.4 Optimización de emisiones ......................................................................................... 27 5.4.1 Instalaciones aisladas ......................................................................................... 28 5.4.2 Instalaciones conectadas a red ........................................................................... 29 6 Conclusiones ....................................................................................................................... 31 6.1 Instalaciones aisladas ................................................................................................. 31 6.2 Instalaciones conectadas a red ................................................................................... 32 6.3 El sector vitivinícola y la energía renovable ................................................................ 33 7 Reconocimientos ................................................................................................................. 34 8 Referencias ......................................................................................................................... 35 8.1 Publicaciones y artículos ............................................................................................. 35 8.2 Enlaces web ................................................................................................................ 35 3 2 Introducción y motivación Para alcanzar la sostenibilidad en las actividades humanas, resulta clave la progresiva sustitución de los combustibles fósiles por otras fuentes de energía renovables. Los principales consumos se realizan en las viviendas, los transportes y la industria. La agricultura es responsable del 9% del total de las emisiones de gases de efecto invernadero en la Unión Europea. Desde hace tiempo, la electricidad tiene un papel fundamental como vector energético. Con la previsible incorporación del vehículo eléctrico y el progresivo encarecimiento del uso de los combustibles fósiles, la producción y distribución de energía eléctrica cobrará aún mayor protagonismo. Ante esta expectativa, cabe recordar que la generación centralizada y el transporte consiguiente imponen una cuota de pérdidas que penalizan el rendimiento conjunto del sistema. En este contexto, la generación de energía eléctrica a partir de los recursos disponibles en el entorno de los puntos de consumo presenta a priori multitud de ventajas. Por una parte se utilizan recursos renovables locales, con lo que significa de independencia, sostenibilidad y reducción de emisiones. Por otra, se evitan las pérdidas de transporte en la red, pudiéndose llegar a aportarle estabilidad en un nuevo esquema de generación distribuida y smart grid. En último término, se soslayan las dificultades sociales, económicas y medioambientales derivadas de aumentar los tendidos de la red. La progresiva transformación de cada actividad hacia la sostenibilidad se enfrenta a la prueba de su viabilidad económica. Esta aparente antítesis entre lo que es sostenible y lo que es viable no pasa de ser sino una paradoja semántica. Sin embargo, ello no obsta para que la realidad actual obligue a afrontar las decisiones de inversión desde una óptica de oportunidad financiera, conociendo las consecuencias económicas y en competencia con las soluciones tradicionales. El abanico de actividades y procesos donde puede plantearse la introducción de energía renovable es enorme, manteniendo entre ellos tanto características comunes como diferenciadoras. Para valorar las posibilidades de implantación, una vía apropiada es acometer los estudios para cada tipología de negocio. Esto requiere abarcar los diferentes eslabones del proceso, lo que dispersa un tanto el trabajo, renunciando a la penetración completa en cada uno de ellos. Sin embargo, siendo el objetivo la ayuda a la toma de decisiones empresariales, la orientación inversora se ve favorecida por la posibilidad de tomar en consideración los condicionantes estratégicos y sectoriales. Así, un estudio de incorporación de energías renovables a una actividad económica concreta puede convertirse en herramienta práctica de cara a su implementación, así como en ayuda para la toma de decisiones en el sector. El sector vitivinícola parece a priori muy adecuado para la utilización e integración de energías renovables. Se combinan: • La existencia de instalaciones no siempre próximas a la red eléctrica. • La presencia significativa de recursos renovables autóctonos. • La creciente orientación ecológica de la viticultura de calidad. En Aragón y regiones limítrofes existen muchas bodegas inmersas en un mercado donde la innovación y la diferenciación son cada vez más necesarias y más difíciles de conseguir. Por todo ello, es procedente abordar el estudio de integración de energías renovables en esta actividad. Esa reorientación energética en el sector se dará seguramente de forma inevitable tarde o temprano. Su planteamiento presente puede aportar luz sobre la viabilidad actual o previsible. De esa forma puede ser útil, tanto en la elaboración de proyectos y planes a futuro como en la toma de decisiones estratégicas a partir de hoy. El caso concreto de partida del estudio es el de Bodegas Tempore. Ubicada en Lécera, provincia de Zaragoza, dispone además de la bodega propiamente dicha de diversas 4 instalaciones de riego, tanto conectadas como aisladas de la red. Su orientación estratégica es la producción de vinos y aceites de calidad, comercializados en gran parte en mercados extranjeros. Su proceso agrícola es ecológicamente responsable. Tanto la dirección como algunos de sus clientes pueden valorar los avances en el respeto por el medio ambiente, lo que permite considerar la posible existencia de un nicho de mercado que aprecie la incorporación de sostenibilidad energética al proceso. El presente trabajo se centrará en los consumos energéticos alimentados eléctricamente. 3 Revisión del uso de energía renovable en el sector vitivinícola Tanto para posicionar el caso particular del estudio en su contexto, como para permitir la posterior inducción de lo observado a casos generales análogos, procede abordar la descripción del estado de la cuestión, tanto en lo que respecta a la realidad del sector como en el estado del arte. La integración de energía renovable contribuye notablemente a la sostenibilidad, por lo que se revisa enmarcada en ese contexto. 3.1 Aproximación a las demandas energéticas del proceso Las necesidades energéticas de la cadena vitivinícola [1] pueden variar en función de la amplitud del proceso considerado. En este trabajo se opta por una delimitación acorde con el caso de estudio de Bodegas Tempore. Esta elección concuerda de forma natural con los consumos eléctricos específicos de la vitivinicultura, dejando fuera los procesos más periféricos como la construcción de las instalaciones o la distribución y transporte del producto, la fabricación de las botellas o los tratamientos fertilizantes o fitosanitarios. También existen, por ejemplo, empresas del sector que no cultivan y sólo elaboran, pero esa desintegración vertical no refleja el recorrido completo cuyo estudio se desea abordar. La demanda energética durante la fase de viticultura es mayor en los cultivos de regadío, debido a la extracción e impulsión de agua en los sistemas de riego. Se trata de energía eléctrica que, procedente de la red o de generadores autónomos Diesel, alimenta las bombas de extracción e impulsión. Si el agua procede de conducciones o balsas de superficie, la bomba se limita a impulsarla con la presión necesaria para el sistema de riego. En otros casos, es necesario extraerla de pozos de considerable profundidad mediante bombas sumergidas, lo que requiere un mayor aporte energético. La viticultura de regadío se autorizó en España en 1996 y aunque no es aún mayoritaria en el “viejo mundo”1 sí lo es en las explotaciones del “nuevo mundo”. En España2 [2] , del total de 1.088.334 ha de viñedo dedicado a uva de vinificación, 196.693 ha son de regadío, un 18%. En Aragón, del total de 45.585 ha, 10.202 ha son de regadío, un 22%. La producción en secano es de 2.247 kg/ha mientras que en regadío resulta 2,61 veces mayor, de 5.876 kg/ha. Una segunda categoría de demanda energética es la requerida para el funcionamiento de la maquinaria agrícola y para el transporte. El gasóleo es el combustible utilizado. La alternativa renovable más inmediata serían los biocombustibles, quedando fuera del alcance del presente trabajo. Cabe mencionar, sin embargo, la existencia de técnicas y [3] que aportan sostenibilidad al resto de las labores de cultivo. En la fase de viticultura, considerando su inicio en el momento en que la uva entra en la bodega, la demanda energética se produce en tolvas, despalilladoras, bombas, equipos de 1 Los términos “old world” y “new world” se usan en el sector para referirse a las regiones mundiales históricamente productoras y a las que se han incorporado contemporáneamente. 2 Fuente: anuario de estadística 2009 del Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino. 5 limpieza a presión, embotelladoras, etiquetadoras, embaladoras, instalaciones de refrigeración, iluminación, oficinas y almacenes. Los mayores consumos se producen en la refrigeración, principalmente durante la fermentación y estabilización. Todos estos procesos son alimentados mediante electricidad, obtenida habitualmente de la red. En buena medida, a semejanza de lo que sucede en la edificación residencial, las necesidades energéticas dependen de la calidad bioclimática de las instalaciones [4] especialmente desde el punto de vista geotérmico y solar [5]. El perfil de la demanda energética a lo largo del tiempo tiene un marcado carácter estacional, función de los ciclos agrícolas que condicionan también la subsiguiente elaboración del vino. La cuantificación de las demandas reseñadas se hará en el caso de estudio, a lo largo del apartado 4. Como dato general, el gasto del sector en España durante el año 20093 3.2 Situación actual del sector en energía eléctrica fue de 351,61 M€ y en gasóleo de 881,85 M€. Varios expertos consultados han informado de que existe una situación de crisis económica y alta competencia entre los productores, así como, en general, escasez de conocimiento e interés por la sostenibilidad. De ello deriva una dificultad inversora, pero a la vez se aprecia la necesidad de obtener segmentación y diferenciación competitiva. La implantación práctica de acciones orientadas a la sostenibilidad emprendidas por el sector en España ha dado (sin ánimo de ser exhaustivos) los siguientes resultados: • Utilización de energía geotérmica: Bodegas Regalía de Ollauri (Rioja) • Arquitectura bioclimática: Bodegas Protos (Ribera del Duero) • Producción fotovoltaica y venta a red: Bodegas Emina (Ribera del Duero) • Producción de calor con biomasa: Bodegas Emina • Reutilización de aguas residuales y pluviales: Bodegas Emina • Inversión en parque eólico y otras acciones: Bodegas Torres Todas estas medidas se centran en las propias bodegas. En cuanto a la parte agrícola del proceso, existen multitud de vinos etiquetados como ecológicos, lo que no tiene especial significación en la sostenibilidad energética. La reglamentación y el concepto que se maneja de vino ecológico se centran en los productos y procedimientos empleados en el proceso agrícola y, más recientemente, de elaboración. Sin embargo, no se tiene en cuenta la sostenibilidad energética de dichos procesos. Ante la fuerte atención a los aspectos químicos y biológicos, se echa en falta por completo un enfoque energético. Como relativa excepción se puede mencionar nuevamente a Bodegas Emina (del Grupo Matarromera), uno de cuyos vinos (Emina Verdejo 09, D.O. Rueda) posee el certificado AENOR Medio Ambiente cuantificando las emisiones en 829 g de CO2 equivalente por botella. Otra referencia [1] cifra el promedio mundial en 2 kg de CO2 por botella, incluyendo manufactura y transporte final. Si tenemos en cuenta que en Aragón se producen 896.682 hl y en España 37.366.893 hl (sólo parcialmente embotellados), se comprueba la importante magnitud de las emisiones del sector. Sorprendentemente, el vino procedente de viticultura ecológica puede producir mayores emisiones que el de la viticultura tradicional [6]. En general, con otra relativa excepción en Bodegas Torres, los incipientes esfuerzos se dirigen más al cálculo de las emisiones que a su reducción, aunque bien es cierto que lo uno puede ser la antesala de lo otro. 3 Datos provisionales. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino. 6 En su informe 2009, la FEV (Federación Española del Vino), reconoce que “para el consumidor europeo medio, el ambiental es el tercer componente más importante en las decisiones de compra, después de la calidad/seguridad y del precio del producto”. En dicho informe se dedica un apartado a “Cambio climático y emisiones de CO2 en el sector del vino”, pero en él se observa la ausencia de un enfoque energético del proceso. La propia FEV ha creado en su seno un Grupo de Medio Ambiente e Innovación. De la preocupación del sector por el cambio climático es buena muestra la existencia del proyecto Cenit Deméter, que agrupa a 25 empresas integrantes del Consorcio y 31 centros de investigación. Su principal objetivo es determinar los efectos del cambio climático en la viticultura y buscar formas de afrontarlo. Pese a la amplitud del proyecto, nuevamente se omiten los aspectos energéticos del proceso. Otra muestra es EcoSostenibleWine 2010 (2ª Conferencia Internacional de Vitivinicultura Ecológica, Sostenible y Cambio Climático). En el ámbito privado europeo, el proyecto Amethyst desarrolló una herramienta de autoevaluación sobre el uso de agua y energía para pequeños y medianos vinicultores. Por otra parte, varios productores californianos han optado por combinar la compra de derechos de emisión con una campaña de marketing Turning Wine Green e incluso a través de facebook: Green My Vino. Otras solución imaginativa (California, Napa Valley wine producer Far Niente) combina paneles fotovoltaicos flotando sobre pontones en las propias balsas de riego, ahorrando así espacio. Aparecen también entre los productores norteamericanos estudios de ciclo de vida [7], probablemente previos a la adopción de prácticas cada vez más sostenibles. 3.3 Revisión de artículos La revisión del estado del arte a través de los buscadores de artículos científicos utilizados (www.ieeexplore.ieee.org y www.sciencedirect.com) y otros recursos no sólo ha dado como resultado la obtención de buena parte de las referencias utilizadas, sino también un panorama que puede resumirse en los siguientes términos: • La mayor parte de la investigación en el sector se dirige a los procesos de naturaleza química o biológica, tanto en la viticultura como en la vinicultura, incluyendo la relativa a los efectos y la adaptación al cambio climático. • Se están realizando análisis de ciclo de vida y de cuantificación de emisiones que pueden orientar las futuras acciones tendentes a la sostenibilidad de los procesos. • Existen multitud de trabajos sobre el uso de energía renovable para riego y bombeo, tanto alimentados con energía fotovoltaica [8], eólica [9], como de forma integrada [10], aunque no especialmente orientados al sector vitícola. • Los estudios de sostenibilidad relativos al sector generalmente no prestan apenas atención al consumo y posible producción eléctrica. Mención especial, tanto por su amplitud como por haber sido realizados en el mismo contexto sectorial y regional, merecen los trabajos del Centro de Investigación de Recursos y Consumos Energéticos (CIRCE): Proyecto de Minimización y Valorización de Residuos y Emisiones en las PYMES del Sector Vitivinícola Aragonés, Análisis y mejoras de los costes energéticos y medioambientales de las Pymes del sector Vitivinícola [11] y Guía de Ecoeficiencia en las Pymes del Sector Vitivinícola. 7 4 Caso de estudio: Tempore Bodegas Tempore dispone de diversas fincas donde se cultiva vid y olivar en los términos municipales de Lécera, Almonacid de la Cuba y Belchite, además de la bodega propiamente dicha y las oficinas en el pueblo de Lécera [Fig.1]. En todas las fincas utiliza el riego por goteo, con agua procedente de manantiales o extraída de acuíferos subterráneos. La energía eléctrica para impulsión del agua se obtiene en una finca (San Jorge) de la red, mientras que en las otras (Masatrigos y Merla) existen generadores Diesel. La bodega y oficinas se alimentan de la red. 4.1 Riego conectado a red: San Jorge 4.1.1 Descripción La finca San Jorge tiene una extensión de aproximadamente 200 ha [anexo 1]. Existen dos balsas: balsa Filada [anexo 2] y balsa San Jorge [anexo 3] con 1.500 m3 y 7.000 m3 de capacidad respectivamente, unidas por una tubería que permitiría el trasvase entre ellas si fuera necesario. Ambas reciben aportación de agua de manantiales. En la misma finca, junto a la balsa Filada, existe un taller auxiliar para las labores agrícolas, llamado Torre de San Jorge. El conjunto de la finca se alimenta de energía eléctrica de la red, contratada en AT [anexo 10]. La balsa de San Jorge se nutre de manantiales a razón de 600 m3/día. Desde ella se riegan 60 ha de viñedo y 75 ha de olivar. Para la impulsión del agua se utiliza una bomba [anexo 14] de 30 kW y 180 m3/h de caudal [anexo 43]. Dado que dicho aporte es insuficiente para las necesidades de riego, se extrae agua de un acuífero subterráneo en las proximidades de la balsa San Jorge. La extracción se hace desde 180 m de profundidad, mediante una bomba sumergida de 140 kW y 160 m3/h de caudal. La salida de agua va directamente al sistema de riego sin pasar por la balsa, ya que la potencia es suficiente para que la presión sea superior a la necesaria. La balsa Filada [anexo 11] se nutre de manantiales a razón de 350 m3/día. Desde ella se riegan 40 ha de viñedo, mediante una bomba de 10 kW y 70 m3/h de caudal. Existen otros utilizadores menores como son una bomba para riego del huerto de 2,2 kW, y los pequeños consumos de taller (iluminación, bomba de trasiego de combustible de 0,25 kW, etc.). 4.1.2 Perfil de la demanda Los aportes hídricos proceden de los manantiales que desaguan en ambas balsas y de la extracción desde el acuífero subterráneo. El primero no requiere gasto energético y no es controlable, mientras que el segundo requiere consumo energético y es controlable. El criterio Fig. 1. Emplazamiento de las instalaciones 8 de riego por hectárea y año es de 3.000 m3 para el olivar y de 1.000 m3 para el viñedo, lo que con las superficies de cultivo indicadas corresponde a 225.000 m3 y 100.000 m3 respectivamente, haciendo un total para la finca de 325.000 m3/año. La temporada de riego se inicia en abril y concluye en septiembre, lo que produce una utilización intensa de las bombas durante esos seis meses y un reposo prácticamente absoluto durante los otros seis. Ello redunda en una marcada estacionalidad de la demanda energética. Consultada la propiedad nos indica que la gestión del bombeo se hace de la siguiente forma: • La primera opción es regar con el agua disponible en la balsa, utilizando la bomba de 30 kW. La bomba del pozo permanece inactiva. • Cuando el nivel de agua de la balsa se reduce al mínimo, se riega con agua del pozo utilizando la bomba sumergida de 140 kW. La bomba de la balsa permanece inactiva. • Nunca se extrae agua del pozo para acumularla en la balsa. La razón de esas preferencias es que el riego desde la balsa tiene un coste energético de 30 kWh por cada 180 m3, lo que supone 167 Wh/m3, mientras que regando desde el pozo es de 140 kWh por cada 160 m3, lo que supone 875 Wh/m3, cinco veces más. Los datos de la facturación eléctrica disponibles [anexo 15] [Fig. 2] corresponden a la temporada de riego 2009, durante la cual la finca de San Jorge estaba en período de transformación. Por ello al analizarlos hay que tener en cuenta las diferencias entre la operación en 2009 y la definitiva una vez concluida la reforma. En 2009: • El sistema de la Filada no se utilizó. • El sistema de San Jorge regó sólo 25 ha de olivar y 50 ha de viñedo. • Las bombas del sistema San Jorge sufrieron problemas que impidieron optimizar su gestión. Todo ello hizo que el riego anual fuese de sólo 125.000 m3. Con el régimen de demanda descrito, el consumo eléctrico durante el período de un año (desde mayo-09 a abril-10) fue de 70.665 kWh. La potencia contratada es la de la bomba mayor, ya que nunca funcionan ambas simultáneamente. Los consumos desde octubre a marzo son muy estables, con un promedio mensual de 977,5 kWh. Ello permite estimar que del total de energía consumida a lo largo del año, 11.730 kWh corresponden a los consumos no estacionales, mientras que 58.935 kWh corresponden al riego de temporada. Después de calcular la demanda hídrica, el consumo eléctrico asociado y el régimen de uso de las bombas en 2009 [anexo 22], puede construirse la tabla para los años posteriores [anexo 23]. Así, podemos estimar que de los 285.000 m3 anuales necesarios, el aporte de manantiales permite suministrar con la bomba de la balsa el 38% y desde el pozo el 62% restante. El coste energético medio será de 607 Wh/m3 y el consumo anual total del sistema de bombeo San Jorge será de 172.875 kWh. No obstante, debido a la variabilidad de los manantiales, deben preverse temporadas con mayor necesidad de extracción desde el acuífero subterráneo. Ello redundaría en un mayor coste energético, debido a una mayor proporción de uso de la bomba sumergida. Fig. 2 Gráfica de consumos finca San Jorge temporada 2009-2010 15 Fig. 7 Horizonte balsa de San Jorge Fig. 8 Horizonte Masatrigos En cuanto a la elección del tipo de panel, consideramos Si monocristalino, CIS y CdTe. El mejor comportamiento ante la temperatura del CdTe redunda en una mayor estimación de producción por cada kWp instalado. Este efecto es mayor que en instalaciones de uso anual, ya que la temporada de riego coincide con la parte del año de mayor calor. 5.1.2 Eólico La obtención de datos eólicos es difícil por la variabilidad del recurso entre unas y otras ubicaciones (incluso si están separadas por cortas distancias) añadida a la ausencia de mediciones completas aplicables a este lugar. NASA Surface meteorology and Solar Energy (SSE) ofrece datos [anexos 36 y 37] para el cuadrante de 1º de latitud por 1º de longitud en que encuentran todas las instalaciones. Una cuadrícula tan grande aporta muy poca concreción, por lo que el dato es poco fiable, sirviendo únicamente de primera aproximación. Por otra parte, el Atlas Eólico de España [anexo 38] ofrece para una altura de 30 m unas velocidades medias anuales de entre 4,0 m/s y 5,5 m/s para las diversas ubicaciones de las instalaciones estudiadas [Fig. 9], siendo las menores en la balsa Filada y en la Bodega (entre 4,0 m/s y 4,5 m/s), intermedias en la balsa de San Jorge y Masatrigos I y II (entre 4,5 m/s y 5,0 m/s) y máximas en Merla y en un montículo contiguo a la balsa de San Jorge pero externo a la propiedad (entre 5,0 m/s y 5,5 m/s). Fig. 9 Mapa velocidades medias viento a 30 m Fuente: Atlas Eólico de España IDAE 16 Los datos más cercanos y fiables proceden de la elaboración del Atlas Eólico de Aragón, ya que se utilizó durante sus fases I y II una estación situada en Belchite y en su fase III otra en Vinaceite, ambas próximas a las diversas ubicaciones del presente estudio y esta última a una distancia de entre 4 km y 10 km de todas ellas. Incluso las ubicaciones de Masatrigos I y II se hallan en el mapa de isoventas [Fig. 10] del entorno de la estación de Vinaceite. La rugosidad del terreno alrededor de las instalaciones es baja [Fig. 11], siendo ligeramente mayor en la balsa San Jorge y en la bodega. 5.1.3 Otros Aunque el alcance de este trabajo no incluye la explotación de biomasa, se puede mencionar que las actividades del proceso pueden generarla. Actualmente, en el caso de estudio, todos los restos de poda de viñedo y olivar se machacan y se dejan como aporte de materia orgánica en el suelo. Los restos de poda de la vid pueden aportar anualmente 800 kg/ha (20% humedad) con un Poder Calorífico PCI de 3.280 kcal/kg, lo que se traduce en 0,2625 tep/ha. En el caso del olivo (supuesta poda bienal) los restos de poda pueden aportar anualmente 500 kg/ha (20% humedad) con un PCI de 3.148 kcal/kg, lo que se traduce en 0,1575 tep/ha. El orujillo de oliva (10% humedad) presenta un PCI de 4.743,56 kcal/kg, lo que se traduce en 0,4745 tep/t.4 La demanda de climatización de las instalaciones bodegueras y de oficinas podría ser reducida mediante la aplicación de técnicas de arquitectura bioclimática. Los largos períodos de crianza requieren temperatura reducida y constante. Ello aconseja la construcción de instalaciones enterradas o semienterradas. En ausencia de ellas, el aislamiento exterior y una elevada inercia térmica son convenientes. Los tubos enterrados y las bombas de calor geotérmicas permiten aprovechar las condiciones del subsuelo en cierta medida, pese a tratarse de construcciones de superficie. En cuanto a las oficinas, la orientación sur, el adecuado dimensionamiento de ventanas y aleros, el aislamiento y el aprovechamiento de la iluminación natural, entre otras cosas, pueden reducir la demanda energética. Tanto para las bodegas como para las oficinas la cubierta vegetal puede ser muy interesante. 4 Datos obtenidos del Atlas de Biomasa para usos energéticos de Aragón. Fig. 11 Relieve en el entorno estación de Vinaceite Fuente: Atlas Eólico de Aragón Fig. 10 Isoventas de la zona a 30 m Fuente: Atlas Eólico de Aragón 17 5.2 Optimización económica Para cada instalación, se busca el mix de generación económicamente óptimo. El programa utilizado es HOGA (Hybrid Optimization by Genetic Algorithms) versión 1.95. Existen programas como HOMER, desarrollado por NREL (National Renewable Energy Laboratory) de EE.UU., que realizan la optimización determinista, probando todas las posibles combinaciones. La desventaja es que si queremos tener un número representativo de posibles soluciones, el tiempo de cálculo se incrementa enormemente. HOGA permite tanto utilizar los algoritmos genéticos como escoger la comprobación de todas las simulaciones. Además, las estrategias de control del sistema de HOMER son demasiado simples y no es posible una optimización a fondo como en HOGA. Los parámetros económicos que consideramos son: • Inflación anual del 2%: los datos del Instituto Nacional de Estadística (INE) [anexo 59] cifran el IPC interanual a septiembre de 2010 en el 2,1%. Cifras de ese entorno son esperables en ausencia de incidencias económicas graves. • Interés de mercado del 6%: rentabilidad esperada. • Período de estudio de 25 años (mismo período de vida esperado del elemento más longevo de la instalación, los paneles fotovoltaicos). • Coste inicial del gasóleo de 0,70 €/l, con una inflación anual del 6%. El precio del gasóleo B (agrícola) en las estaciones de servicio de Lécera y Belchite (las más próximas a las instalaciones estudiadas) es el 18/10/2010 de 0,796 €/l. La cifra histórica del período estudiado es de aproximadamente 0,7 €/l. En cuanto a su posible variación, política fiscal aparte, oscila de modo semejante al del petróleo Brent. El INE cifra el IPC interanual a septiembre de 2010 de los carburantes y combustibles en el 13,9%. La cifra considerada en las simulaciones básicas del 6% anual es una estimación de aumento moderado pero firme a largo plazo, tratándose de un escenario conservador. No cabe descartar mayores aumentos puntuales por causas diversas. • Energía comprada a la red: en baja tensión se valora a 0,12 €/kWh, cifra cercana a la calculada en la facturación pasada en el contrato de la bodega (0,115052 €/kWh). La comprada en alta tensión (San Jorge y Filada) se valora a 0,09 €/kWh, cercana a la obtenible actualmente consumiendo en tarifa valle e inferior a la abultada por razones que ya se indicaron para los riegos en red estudiados (0,173152 €/kWh). En ambos casos se supone un incremento anual del 4%. Se trata de una estimación de aumento algo menor que para los combustibles. Cabe recordar que se esperan incrementos debidos al llamado “déficit tarifario”. • Módulos fotovoltaicos: se les considera una vida de 25 años y que su precio se reducirá un 5% anual, con un límite en la depreciación del 25% que por lo tanto se alcanzará en 5 años. Este escenario es el de una razonable evolución comercial a mayores producciones y menores costes. No cabe descartar avances tecnológicos que provoquen una brusca caída de los costes. • Aerogeneradores: se les considera una vida de 20 años y que su precio se reducirá un 2% anual, con un límite en la depreciación del 20% que por lo tanto se alcanzará en 10 años. Aunque la tecnología eólica está más madura que la fotovoltaica, existe un recorrido a la baja en el segmento de los generadores de pequeño tamaño, aún poco difundidos. • Inversores: les atribuimos una vida de 10 años, sin variación en el precio de reposición, dada la relativa madurez de la tecnología empleada. • Baterías: se considera que su precio se reducirá un 4% anual, con un límite en la depreciación del 20% que por lo tanto se alcanzará en 5 años. Su vida se calcula en función de los ciclos y profundidades de carga y descarga. Este escenario es el de una 18 previsible evolución tecnológica. Tampoco cabe descartar cambios tecnológicos profundos que provoquen una brusca caída de los costes. • Generadores Diesel: se les atribuye una vida útil de 50.000 horas y un coste de reposición invariable, dada su madurez tecnológica. Todo lo anterior dibuja un escenario futuro probable e incluso conservador. Evidentemente puede haber variaciones sobre lo previsto, algunas de las cuáles se plantean en los análisis de sensibilidad. Pueden existir desviaciones importantes causadas por avances tecnológicos o crisis energéticas. En ambos casos el efecto sería muy probablemente favorable a la generación renovable. La optimización buscará el menor coste total del sistema en Valor Actualizado Neto (VAN). También se obtiene el coste actualizado de la energía suministrada en €/kWh, que puede ser muy útil para establecer comparaciones independientes del tamaño del sistema. Los módulos fotovoltaicos seleccionados para la simulación han sido conjuntos de 1,4 kWp y de 7 kWp, en ambos casos formados por paneles de CdTe de la marca First Solar modelo FS-370 [anexo 56]. Los aerogeneradores seleccionados para la simulación son los Endurance S (5 kW), Endurance G (35 kW), Endurance E (55 kW), BWC Excel R (10 kW), Bornay 6000, Bornay 3000, Bornay 1500 y Bornay 600 [anexos 48 a 55]. Se incluyen inversores de 5 kW, 7,5 kW, 10 kW, 12,5 kW, 17,5 kW, 20 kW, 25 kW, 35 kW, 50 kW, 75 kW, 100 kW, 150 kW y 200 kW. Las baterías consideradas van desde los 70 Ah hasta los 1.230 Ah: 12V1PVS, 12V2PVS, 4PVS280, 5PVS350, 6PVS660 y 8PVS1200, todas de la marca BAE [anexos 45 y 46]. Para la producción y consumo de Hidrógeno se consideran los electrolizadores HySTAT [anexo 57] y las celdas Relion [anexo 58] Los generadores Diesel considerados son los existentes en cada instalación. Sus consumos se han parametrizado en función del porcentaje de carga [anexo 44]. 5.2.1 Instalaciones aisladas En la optimización consideramos la generación Diesel existente y la posible incorporación de fotovoltaica, eólica y acumulación. En cuanto a la posible acumulación energética mediante balsas a desnivel, las diferentes instalaciones de riego aisladas (Masatrigos I y II y Merla) se encuentran en terrenos completamente planos, donde esa solución tendría un coste de construcción muy elevado. Cabe señalar también que, consultada por la posibilidad de embalsar agua a largo plazo, la propiedad apuntó que la elevada evapotranspiración que se registra en el clima de la zona sería un factor adverso. En el caso de Merla, la balsa existente y las dos bombas (una de extracción y otra de riego) permiten una gestión más flexible del consumo, pero no puede llegar a considerarse acumulación energética ya que por motivos de simplicidad de la instalación no se contempla la posibilidad de turbinar agua desde la balsa hacia el pozo. La acumulación que se plantea en la optimización es mediante baterías o mediante producción de hidrógeno. Una posibilidad es la utilización de la energía producida durante el período de no riego para producción de hidrógeno, que podría ser empleado en vehículos o transformado nuevamente en energía eléctrica. La inclinación óptima mensual de los paneles fotovoltaicos varía entre 7º y 66º (datos PVGIS). Se trata de instalaciones aisladas, donde la prioridad de diseño es el suministro a la carga 19 durante la temporada de riego. Consideramos dos opciones para la elección de la inclinación fija. Una de ellas es la del mes peor. Teniendo en cuenta que la temporada de riego va desde abril a septiembre y que los consumos son iguales en esos meses, el mes peor es aquel de entre estos que presenta una menor irradiación, es decir, septiembre. A dicho mes corresponde una inclinación óptima de 39º. La otra opción es la del plano que maximiza la irradiación para el conjunto de la temporada de riego, que resulta ser de 19º. Comparando ambas [anexo 34], se comprueba que 39º sólo es ventajosa para septiembre, captando ese mes un 5% más de irradiación, mientras que en todos los demás meses resulta mejor 19º, con un balance total de un 4% más favorable. La utilización de seguidores [anexo 35] ha sido desestimada por las razones anteriormente descritas en 5.1.1. El recurso renovable es muy similar en el entorno de las diferentes instalaciones consideradas (Masatrigos I, Masatrigos II y Merla). Las dos primeras difieren únicamente en la potencia de las cargas. La tercera, al tener dos bombas y un horario de uso limitado, es muy diferente. MASATRIGOS I La carga es ininterrumpida y constante las 24 horas del día durante los seis meses de la temporada de riego. Con los parámetros económicos descritos, el mínimo económico [anexo 61] se alcanza combinando la generación Diesel existente con 56 kWp de fotovoltaica, además de baterías con capacidad de acumulación de 244,8 kWh. En la gráfica [Fig. 12] se muestra el balance energético anual (demanda, exceso de producción renovable, generación fotovoltaica generación Diesel y carga y descarga de las baterías). Las emisiones del sistema actual (sólo generador Diesel) [anexo 60] son de 59.164 kg CO2/año mientras que con el mínimo económico antedicho se reducen a 14.738 kg CO2/año. Como desventaja, la inversión inicial es de 222.736 €, contra los 7.542 € actuales. No obstante, el menor consumo de gasóleo reduce sustancialmente los costes anuales, consiguiendo un mejor Coste Total VAN [Fig. 13]. Fig. 12 Gráfica del balance energético del mínimo económico Fig. 13 Gráfica de soluciones de Masatrigos I 20 Existe un excedente de energía (34.433 kWh) producido durante los meses en que no hay consumo. Esta circunstancia se va a dar en todas las instalaciones aisladas de riego de temporada que incorporen generación renovable. Dentro de la temporada de riego, debido a la contribución fotovoltaica, el mejor día es el 16 de julio [Fig. 14], precisándose muy poco uso de la generación Diesel. El peor es el 30 de septiembre [Fig. 15]. Fig. 15 Gráfica día mejor en mínimo económico de Masatrigos I Fig. 14 Gráfica día peor en mínimo económico de Masatrigos I 21 MASATRIGOS II Muy similar a Masatrigos I, pero con carga de menor potencia. El mínimo económico [anexo 65] se alcanza combinando la generación Diesel existente con 42 kWp de fotovoltaica, además de baterías para acumulación de 244,8 kWh [Fig. 16]. Las emisiones del sistema actual (sólo generador Diesel) [anexo 64] son de 39.038 kg CO2/año mientras que con el mínimo económico antedicho se reducen a 4.591 kg CO2/año. Como desventaja, la inversión inicial es de 175.944 €, contra los 6.522 € actuales. No obstante, el menor consumo de gasóleo reduce sustancialmente los costes anuales, consiguiendo un mejor Coste Total VAN [Fig. 17]. El día mejor [Fig. 18] no llega a entrar en funcionamiento el generador Diesel, al contrario que el día peor [Fig. 19]. Fig. 16 Gráfica de Balance energético del mínimo económico de Masatrigos II Fig. 17 Gráfica de soluciones de Masatrigos II Fig. 18 Gráfica día mejor en mínimo económico de Masatrigos II 22 MERLA Al contrario que en Masatrigos I y II, el período diario de conexión de la carga es breve. Concentrándolo alrededor del mediodía, el mínimo económico [anexo 69] se alcanza con únicamente 4,2 kWp de fotovoltaica, apoyada por baterías con capacidad de acumulación de 12,6 kWh, sin generador Diesel y un Coste Tortal VAN de 27.179 € [Fig. 20]. Así, Merla es la única instalación aislada, de entre las tres estudiadas, en que el mínimo económico se obtiene en ausencia de generador Diesel. Si, por el contrario, la carga se conectase durante la noche, el mínimo económico resultaría ser sólo generación Diesel. Ese caso, igual al actual [anexo 68], presenta unas emisiones de 4.116 kg CO2/año, mientras que con la carga diurna el mínimo económico reduce las emisiones a 192 kg CO2/año. Como desventaja, la inversión inicial de 20.547 €, contra los 6.522 € actuales. No obstante, al no existir consumo de gasóleo casi desaparecen los costes anuales, consiguiendo un mejor Coste Total VAN [Fig. 21]. Al resultar una instalación con generación únicamente fotovoltaica, efectuamos la comparación con el resultado que se obtendría por el método del mes peor, que resulta tener 5,6 kWp de paneles, 37,8 kWh de acumulación y un Coste Total VAN de 44.965 €. Fig. 19 Gráfica día peor en mínimo económico de Masatrigos II Fig. 20 Balance energético del mínimo económico de Merla 23 En las gráficas de día mejor [Fig. 22] y peor [Fig. 23] se aprecia el efecto de concentrar el consumo en las horas de mayor recurso solar. Fig. 21 Gráfica de soluciones de Merla Fig. 22 Gráfica día mejor en mínimo económico de Merla Fig. 23 Gráfica día peor en mínimo económico de Merla 24 5.2.2 Instalaciones conectadas a red En la optimización consideramos la posible incorporación de fotovoltaica y eólica. No se considera acumulación ni generación Diesel. Para cada instalación efectuamos dos optimizaciones. La primera considera la posibilidad de comprar energía a la red pero no de venderla. La segunda incorpora la posibilidad de venta a la red, limitando la generación renovable a aquella necesaria para aportar la energía del sistema en régimen anual. Esta situación es asimilable a utilizar la red como medio de equilibrar la diacronía entre generación y demanda, la misma función que cumple la acumulación en un sistema aislado. En la venta de la energía excedente en cada momento a la red consideramos un factor de pérdidas del 10%, que representa las pérdidas inherentes al proceso de intercambio hacia el exterior. Esto acrecienta el paralelismo con la función de la acumulación en el caso de las instalaciones aisladas. El precio de venta a la red en baja tensión (bodega) se establece en 0,10 € (contra los 0,12 € de compra) y en alta tensión (San Jorge y Filada) en 0,075 € (contra los 0,09 € de compra). No consideramos primas, ya que su inclusión transformaría el estudio orientado a satisfacer el propio consumo en el de un parque eólico o solar, algo ajeno a las intenciones del presente trabajo. Al tratarse de instalaciones conectadas a red y disponer por lo tanto de la posibilidad de consumir (y en su caso verter) energía en ella, optamos por la inclinación que maximiza la producción en régimen anual, que en todos los casos resulta ser de 37º. Se consideran conjuntamente la balsa de San Jorge y Filada, ya que están muy próximas y conectadas a la misma línea eléctrica bajo un solo contrato de suministro. SAN JORGE: BALSAS SAN JORGE Y FILADA Un criterio aplicado en la demanda introducida en la simulación consiste en que las bombas se accionan individualmente, para reducir la facturación del término de potencia (red) y en su caso el tamaño de los inversores (renovable). El mínimo económico (sin considerar venta de energía) [anexo 70] se obtiene utilizando la red como única fuente de suministro. Ésta, que es la situación actual, presenta un Coste Total VAN de 320.208 € y un coste actualizado de 0,07 €/kWh y unas emisiones anuales de 70.696 kg CO2. Considerando la venta a red, el mínimo económico [anexo 71] [Fig. 24] se alcanza incorporando dos aerogeneradores de 35 kW, lo que da un Coste Total VAN de 317.342 €, un coste actualizado de la energía de 0,07 €/kWh y unas emisiones anuales de 23.029 kg CO2, mejorando todo ello la opción “sólo red”. El inconveniente es la inversión inicial necesaria de 136.062 €. Fig. 24 Balance energético del mínimo económico de San Jorge y Filada con venta a red 31 6 Conclusiones El conjunto de datos económicos tomados como base en las simulaciones efectuadas supera ligeramente la frontera a partir de la cual se puede rentabilizar la inversión. En general, está empezando a ser rentable la incorporación de energía renovable en las instalaciones del tipo estudiado. Esta tendencia es muy probable que se incremente en el futuro, ya que la mayoría de los escenarios incluyen que los precios de la generación renovable y de la acumulación bajen y que el precio del combustible y las tarifas eléctricas suban, aún en mayor medida que lo aquí planteado. Esto último puede ser consecuencia del devenir del mercado, de una imposición de tasas a las emisiones o de ambas causas. La principal incógnita procede de los cambios normativos: de la política energética respecto al fomento de las renovables y de la mitigación de emisiones de CO2. Es de reseñar que, en el conjunto de las instalaciones estudiadas, sustituyendo la configuración actual por el mínimo económico se obtiene además una reducción del 78% de las emisiones, pasando de 199 t CO2 a 44 t CO2 anuales. Hay que dejar constancia de que el criterio de evaluación económica utilizado en el presente estudio (VAN a 25 años) no coincide con los métodos actualmente utilizados por los inversores y la banca para decidir la financiación de una instalación eólica o fotovoltaica destinada exclusivamente a la producción y venta a red. Aquí no se ha tratado de ver si interesa o no crear una instalación de producción energética, sino de determinar las condiciones para utilizar un mix de generación u otro en una instalación necesaria para un proceso concreto. El principal obstáculo práctico para la integración de renovables, aún cuando sean el mínimo económico al presentar el mejor Coste Total VAN, es la gran inversión inicial necesaria. Cobra especial importancia el acceso a la financiación, así como su coste. Si desde los poderes públicos se quiere facilitar la transición a un modelo energético más sostenible, con menos emisiones y con una red eléctrica menos saturada, las ayudas pueden ser mucho más eficaces si se orientan a la financiación de inversiones a largo plazo mejor que a un sistema de primas a la producción bruta. Aunque sea de muy diferente naturaleza, no conviene olvidar una dificultad añadida a la incorporación de generación renovable (especialmente fotovoltaica) ubicada en pleno campo. Se trata del riesgo de robo de paneles u otros elementos de la instalación. Ante ello cabe tomar medidas de seguridad, vigilancia y aseguramiento, además de la necesaria acción policial. 6.1 Instalaciones aisladas En instalaciones existentes, es imprescindible una revisión previa para detectar situaciones anómalas o mejorables, como el dimensionado del generador Diesel, el factor de potencia o el modo de arranque de los motores. Uno de los resultados más llamativos es la preferencia obtenida en los riegos de la generación fotovoltaica sobre la eólica. Esto se debe a que la temporada de riego coincide con la época de mayor irradiación del año. Otra consecuencia es que la gestión energética óptima pasa por regar preferentemente en las horas centrales del día. No obstante, cuando existen bombas diferenciadas para extracción y riego y una balsa con capacidad para el agua del día, la extracción que requiere un mayor consumo puede hacerse durante el día y el riego puede hacerse durante la noche. Las características de la generación renovable (en especial la Inclinación del campo de captación fotovoltaico) deben determinarse siempre en función del perfil mensual de la 32 demanda (temporada de riego). Producir más o menos energía durante los meses en que no hay consumo es absolutamente inútil. Para no verse obligado a recurrir a una generación y sobre todo acumulación mayor, es importante el adecuado dimensionamiento de los caudales de las bombas, teniendo en cuenta las necesidades hídricas de los cultivos, de tal forma que la gestión de los riegos pueda ser coherente con el perfil cambiante del recurso a lo largo del día (fotovoltaico + eólico) y la noche (eólico). La utilización de bombas de velocidad variable es una buena opción. En los casos de necesidades hídricas moderadas, cabe plantear la instalación de bombas directamente alimentadas por paneles solares, mediante un regulador de velocidad que combine seguimiento del punto de máxima potencia [anexo 39]. En las instalaciones donde el consumo es durante la noche o a lo largo de todo el día, la desaparición de la generación Diesel en los mínimos económicos, sólo se produce ante enormes incrementos del precio de combustible. Lo que sí se produce ante incrementos moderados es la reducción del consumo de gasóleo por la mayor penetración de la renovable. Otro factor que favorecería la desaparición del Diesel sería el abaratamiento de la acumulación. Incluso la máxima reducción de emisiones (en cómputo que incluya las de fabricación), según los casos, puede requerir el mantenimiento del Diesel para algunas pocas horas al año, pudiendo resultar también más barato que su desaparición. Por todo ello, es necesario estudiar cada caso concreto, ya que en muchos de ellos puede ser conveniente contar con generadores Diesel de apoyo, bien sean nuevos por su bajo costo de inversión, bien sean los existentes por la gran reducción que provocará en su uso la integración de fuentes renovables. Ante incrementos moderados del coste del gasóleo, en las instalaciones donde el consumo se presenta durante las horas centrales del día y en los meses de mayor irradiación, orientando adecuadamente los paneles fotovoltaicos, puede alcanzarse el mínimo con fotovoltaica y una moderada acumulación, incluso prescindiendo del Diesel. En los casos estudiados, no ha resultado económicamente viable la producción de hidrógeno, ni para su utilización en la propia instalación ni para su venta. Esto podría variar en el futuro, en caso de que los costes se vieran enormemente reducidos. Así, queda pendiente de solución, tecnológica y económica, el deseable aprovechamiento de la energía que puede producir la instalación a coste cero fuera de la temporada de riego. 6.2 Instalaciones conectadas a red En este tipo de instalaciones también es importante efectuar una revisión previa para detectar situaciones anómalas o mejorables, como el factor de potencia. Si no está permitido el autoconsumo combinado con la venta a la red, no existe viabilidad económica para incorporar generación renovable. Si en esa situación se desea compensar de alguna forma las emisiones del proceso, puede plantearse la creación de un parque eólico o fotovoltaico completamente independiente y sometido al régimen económico vigente para la generación renovable. Si se dimensiona de tal forma que vierta a la red la producción suficiente para ello, podría asimilarse a un balance cero. La verdadera incorporación de energía renovable en instalaciones conectadas a red pasa necesariamente por un cambio en la normativa, que permita la generación para autoconsumo, vertiendo en la red cuando la producción es mayor que la demanda y extrayendo cuando es menor. Esto es mucho más importante a medio y largo plazo que las primas a la producción renovable y no representa un coste para los consumidores y contribuyentes. Con la posibilidad de comprar y vender a la red, puede independizarse temporalmente la generación del consumo. Si el horario de riego es limitado, puede adecuarse a la conveniencia 33 del cultivo y también aprovechar la tarifa nocturna. Alternativamente, puede adaptarse a los períodos de máxima generación, reduciendo así el intercambio de energía con la red. La utilización de bombas de velocidad variable reduciría aún más esa necesidad de intercambio. Independientemente de la mayor o menor adecuación de los perfiles temporales de generación y demanda, allá donde existe un razonable recurso eólico los aerogeneradores resultan más rentables que los paneles fotovoltaicos. Una buena opción es instalar una generación renovable optimizada para producir, en cómputo anual, la misma cantidad de energía requerida por las cargas, comprando o vendiendo a la red la deficitaria o excedentaria en cada momento. De esta forma se aprovecha al máximo el recurso disponible y se puede consumir de la red en horas de tarifa baja (regando por la noche). Al buscar el balance energético en régimen anual, las características de la generación renovable (en especial la Inclinación del campo de captación fotovoltaico) deben determinarse maximizando la producción anual. La incorporación de generación renovable en instalaciones vitivinícolas conectadas a red puede hacerse también con la finalidad de compensar las emisiones asociadas al consumo energético de todo el proceso, incluyendo aquellas que, como ya hemos visto, no se han podido eliminar de las instalaciones aisladas. 6.3 El sector vitivinícola y la energía renovable Como en el conjunto de la sociedad y en la mayor parte de los sectores de actividad, en el vitivinícola existe un incipiente interés por la sostenibilidad y, derivado de ella, por la energía renovable. Aún en el inicio de este proceso, se constata que la información en poder de las empresas y de sus dirigentes es escasa, incompleta y en algunos casos confusa. Probablemente la causa de esa carencia, que también se da en otros muchos ámbitos empresariales e incluso técnicos, está relacionada con la apuesta de las compañías eléctricas y del Estado por un modelo de generación renovable centralizado. Este modelo no necesita de la participación de los consumidores de la electricidad y por lo tanto no ha sido preciso informarlos ni involucrarlos. Así, con el agravante de la crisis económica general y la particular del sector del vino, buena parte de las empresas ni se plantean acción alguna que requiera de inversión en generación renovable. Hay sin embargo una élite de compañías y organizaciones que han iniciado esfuerzos de implantación e incluso de investigación relacionada con la sostenibilidad de sus procesos. Aún así, es poca la atención que la energía y en especial la electricidad, está mereciendo. Como consecuencia de todo ello, los empresarios y dirigentes del sector carecen de información suficiente para la toma de decisiones avanzadas en lo que a integración de energía renovable en sus negocios se refiere. El incremento de la práctica del riego, especialmente cuando se extrae agua de acuíferos profundos, incrementa y condiciona fuertemente la demanda energética del cultivo. Cuando la red eléctrica no está presente, se utilizan generadores Diesel. En esas instalaciones aisladas (tanto grandes como pequeñas), resulta especialmente aconsejable efectuar un estudio de integración de generación renovable, pudiendo conseguirse mejoras tanto en sostenibilidad como en rentabilidad a largo plazo. En cuanto a las instalaciones conectadas a la red eléctrica, en la mayoría de los casos no se ha planteado más optimización energética que la resultante de aprovechar, cuando es posible, el período horario de tarifa reducida. Las posibilidades de utilización de generación renovable no están suficientemente evaluadas y, cuando se evalúan, se suele tener como única referencia la utilizada para los huertos solares o parques eólicos cuya naturaleza técnica y finalidad económica es muy diferente. 34 Significativamente, los estudios efectuados sobre las instalaciones conectadas a la red apuntan a la conveniencia técnica y económica de permitirles incorporar generación renovable para autoconsumo y venta a la red. En la misma dirección apuntan los avances científicos y técnicos hacia las llamadas redes inteligentes (smart grid). Si la evolución de la política energética es consecuente, basculará paulatinamente desde el sistema de primas a la producción renovable centralizada, hacia el fomento de la inversión en generación renovable dispersa. Se trata de algo tan lógico como utilizar los recursos autóctonos para satisfacer las demandas allí donde se producen. En ese contexto, el consumidor de electricidad pasa a ser también productor y agente activo en la obtención o no de sostenibilidad en su balance eléctrico. Las instalaciones vitivinícolas, tanto de cultivo como de elaboración, frecuentemente disponen en su entorno de los recursos (radiación solar, viento, biomasa, etc.) y de las condiciones (espacio abierto, perfil de demanda energética) idóneas para aprovecharlos. El escenario energético, económico y tecnológico actual está marcado por el aumento del coste de la electricidad, más aún con la supresión de las subvenciones para consumos de riego, la disminución paulatina de los costes de la generación renovable, la incorporación de nuevas tecnologías de almacenamiento y la necesidad de reducción de los impactos medioambientales. Aunque hay abundantes trabajos que abordan los sistemas de bombeo y la incorporación de renovables, el enfoque específico adaptado al sector vitivinícola no se ha abordado. El camino hacia la sostenibilidad, bien se inicie por razones económicas, por responsabilidad corporativa, por eco-marketing o por imposición normativa requiere un procedimiento suficientemente sencillo de análisis para el incremento de la eficiencia energética, seguido de un estudio de integración de fuentes de energía renovables. En el presente estudio se ha abordado, casi exclusivamente para los consumos eléctricos, un caso concreto, no muy diferente de muchos otros de la región. En un plano más general, se podría incluir también el aprovechamiento de la biomasa (en este trabajo sólo insinuado), así como las herramientas de la arquitectura bioclimática a la posible reforma de las instalaciones existentes. 7 Reconocimientos Los datos del caso analizado han sido facilitados por Bodegas Tempore y en especial por Víctor Yago Aznar. Su interés por la sostenibilidad y su amplitud de miras, al permitir el libre y pleno acceso a la información, han sido cruciales para dotar de fundamentos reales el presente trabajo. Las orientaciones y sugerencias de José Luis Bernal y Rodolfo Dufo han sido oportunas y certeras. En el entorno personal, ha sido importante el apoyo recibido de Jesús Yago Loscos y de Lola Mariscal Masot. La última frase es para dedicar el esfuerzo realizado a la memoria de mis padres, José y Paquita. 35 8 Referencias 8.1 Publicaciones y artículos [1] M. Smyth, J. Russell, ‘From graft to bottle’—Analysis of energy use in viticulture and wine production and the potential for solar renewable technologies, Renewable and Sustainable Energy Reviews Volume 13, Issue 8, October 2009, Pages 1985-1993. [2] E. Gil, Mecanización sostenible en viticultura. 2ª Conferencia Internacional de Vitivinicultura Ecológica, Sostenible y Cambio Climático EcoSostenibleWine 2010. [3] Nattapong Tongrod, Adisorn Tuantranont, Teerakiat Kerdcharoen, Adoption of precision agriculture in vineyard. Electrical Engineering/Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology, 2009. ECTICON 2009. [4] J. Rochard, C. Vallet, P. Labbe. 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