Evaluación del uso de predicciones climáticas para la operación de bombeos mediante energía fotovoltaica de inyección directa

Abstract

Este trabajo presenta una propuesta donde se reduce la incertidumbre en el riego fotovoltaico (FV) directo de oportunidad mediante predicciones meteorológicas (PM), pudiendo estimar con una semana de ventana temporal (VT) la irradiancia (Wm-2), la temperatura (oC), la velocidad del viento (ms 1) y la humedad (%) y con ello la Potencia Neta generada por día y hora (PnetD,h, W) y la evapotranspiración de referencia (ETo). Las PM son corregidas con un filtro del Kalman para el cálculo de las horas de potencia disponible (donde PnetD,h>Potencia requerida (PbD,h)) y de las necesidades de riego (Nr) y se compara frente a la forma tradicional de operar con los datos históricos y reemplazando la ETo sucedida en un periodo temporal. Además, se ha incorporado un modelo suelo-planta-agua el cual permite conocer el estado de humedad del suelo para establecer la programación del riego dentro de unos umbrales de humedad que no perjudiquen al cultivo. El objetivo es evaluar, en instalaciones con suministro energético FV, una metodología de programación de riego que utiliza las PM en lugar de los datos históricos manteniendo la humedad del suelo por encima de una humedad mínima. Se aplica en un caso real de estudio de la red de riego Camí Albalat, compuesta por 4 sectores y es gestionada por la comunidad de regantes de Massalet, próximo al término municipal de Carlet (Valencia), en el este de España. El uso de las PM a 7 días permite estimar con mayor precisión la PnetD,h y las Necesidades de riego (Nr) de los cultivos, pudiendo programar con antelación el funcionamiento de la instalación. Para el caso de estudio, el error relativo diario cometido para la época de mayores Nr (1 de abril a 30 de septiembre) de la estimación de la Pnet y de la ETo ha sido para las PM de un 26,3 % y un 6,3 % respectivamente, frente a un error utilizando los datos históricos del 50 % en la Pnet y del 15,2 % para la ETo. La humedad en el sector de máximos requerimientos de Pb no suele alcanzar la humedad mínima establecida (es el 25% menos de la Capacidad de Campo), esto es debido a que es el sector que aprovecha primero las horas de energía disponible. En contraposición está el sector de mínimo requerimiento de Pb que sí alcanza la humedad mínima establecida debido a que es el último sector en regarse a lo largo de la semana y por ello este sector es el que más energía eléctrica requiere. Con esto, el uso de PM ha permitido mejorar el consumo de energía FV de un 68,7 % a un 79,3 % y pasar del uso de energía disponible de un 11.64 % a un 13.37 % para el caso de estudio. No obstante, toda predicción está sometida a una incertidumbre y en caso de que no se cumpla se necesita una fuente de energía adicional.