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Diagnóstico técnico, ambiental y social para el uso de sistemas fotovoltaicos para
riego en el Valle de Juárez, ChihuahuaDra. Esmeralda Cervantes Rendón
El Colegio de Chihuahua
11 de septiembre de 2017
3er Encuentro y 1er Congreso Internacional “Sustentabilidad energética, Medioambiente y Sociedad”
Contenido
• Energías renovables/Ahorro energético
• Introducción al proyecto
• Metodología
• Descripción del área de estudio
• Análisis realizados
• Conclusiones
Energías renovables/Ahorro energético
• Tres dimensiones (Adaptación de Toledo, 2012):
Ahorro energético/Sistemas
fotovoltaicos
Científica
Tecnológica
Social• Radiación
solar• Calidad del
agua
• Funcionamiento electromecánica
• Consumo energético
• Movimientos sociales
• Costumbres• Económicos
Proyecto en el Valle de Juárez
Análisis para el reemplazo de la energía eléctrica con energía alternativa en sistemas de irrigación en el Valle de Juárez, realizado con financiamiento de la Secretaría de Educación Superior-Subsecretaría de Educación de Educación Superior-Dirección General de Educación Superior Universitaria, CONVENIO No.: 2016-08-005-065.
Introducción
Ahorro energético/Sistemas
fotovoltaicos
Científica
Tecnológica
Social
• Radiación solar
• Calidad del agua
• Funcionamiento electromecánica
• Consumo energético
• Movimientos sociales
• Costumbres
• Económicos
• Dr. Luis Ernesto Cervera (El Colech)• Mtro. Rodolfo A. Tejeda (El Colech)• Mtro. Adrián Botello (El Colech)
• Dr. Alfredo Granados (UADHE)• Mtro. Arturo Soto (UACJ)• Lic. Ana C. García (UACJ)• Mtra. Carmen Agüero (UACJ)• Lic. Miguel Hernández (UACJ)
• Mtro. Rodolfo A. Tejeda (El Colech)• Mtro. Ranulfo Lemus (ILESA)
• Mtra. Gabriela Montano (El Colech)• Lic. Miguel Hernández (UACJ)
• Dra. Cely C. Ronquillo (UACJ)• Lic. Thania Castañeda (UACJ)• Lic. Gerardo Padilla (UACJ)
MetodologíaETAPA 1. Revisión
bibliográfica y hemerográfica del
Valle de Juárez
ETAPA 2. Trabajo de campo en los pozos
seleccionado
ETAPA 3. Diagnóstico y
recomendaciones
Histórico social
Legislación sobre energía
Datos económicos y demográficos
Ubicación de los pozos
Consumo energético
Calidad del agua
Condiciones eléctricas y mecánicas
Talleres Publicaciones
Material de difusión
Descripción del área de estudio
El Valle de Juárez:Tres municipios:• Juárez• Guadalupe• Praxedis G. Guerrero23 localidadesPoblación (INEGI, 2010):• 15,429Longitud de 150 km y ancho de 6 km (COCEF, 2015)
Ahorro energético/Sistemas
fotovoltaicos
Científica
Tecnológica
Social
• Radiación solar
• Calidad del agua
• Funcionamiento electromecánica
• Consumo energético
• Movimientos sociales
• Costumbres
• Económicos
Valle de Juárez
Valle de Juárez
Descripción del área de estudio
Praxedis G. GuerreroTres pozos
Ahorro energético/Sistemas
fotovoltaicos
Científica
Tecnológica
Social
• Radiación solar
• Calidad del agua
• Funcionamiento electromecánico
• Consumo energético
• Movimientos sociales
• Costumbres
• Económicos
Valle de Juárez
Valle de Juárez
Praxedis3 pozos
Praxedis3 pozos
Análisis histórico social
• Tratado de Guadalupe Hidalgo de 1848
• Tratado de Límites y Aguas de 1906 (74 millones de metros cúbico)
• Agricultura: alfalfa, zacate sudán, maíz, sorgo, trigo y algodón.
• Feria de las fiestas patrias del algodón (septiembre).
• Tiradero nuclear en Sierra Blanca (1998)
Análisis histórico social
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1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Temáticas de las noticias por año
Agricultura Agua Cont. Y amb. Violencia Ejidos Salud
Fuente: Montano Armendáriz, Gabriela; Cervantes Rendón, Esmeralda y Hernández, Miguel con publicaciones de periódicos locales (base de datos: INPRO)
2,226 notas periodísticas
Análisis histórico social
Fuente: Montano Armendáriz, Gabriela y Cervantes Rendón, Esmeralda (2016)
80 publicacionessobre el Valle deJuárez
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2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Publicaciones académicas por año y temática
Agricultura Agua Clima Ganaderia Industrialización Salud Sociedad Suelo
Análisis económico (datos demográficos)
Municipio
Guadalupe Paraxedis G. Guerrero
Año 2005 2010 2015 2005 2010 2015
Población
Total9,148 6,548 5,272 8,514 4,799 5,486
Fuente: Ronquillo, Cely; Castañeda, Thania y Padilla, Gerado (2016) con datos del SIAP-INEGI
Análisis económico
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14,000.00
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2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
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ctár
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Superficie cosechada en el Valle de Juárez 2003-2015
Fuente: Ronquillo, Cely; Castañeda, Thania y Padilla, Gerado (2016) con datos del SIAP
Análisis económico
Algodón hueso47%
Alfalfa verde18%
Trigo grano12%
Nuez8%
Sorgo forrajero verde
7%
Otros8%
SUPERFICIE COSECHADA 2015PROPORCIÓN POR CULTIVOS
Fuente: Ronquillo, Cely; Castañeda, Thania y Padilla, Gerado (2016) con datos del SIAP
Apoyos y financiamiento para las energías renovables en el sector agrícola• PROCAMPO
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Productores beneficiados por el PROCAMPO (1994 - 2014)
Guadalupe Juárez Praxedis G. Guerrero
Fuente: Ronquillo, Cely; Castañeda, Thania y Padilla, Gerado (2016) con datos del Sistema Estatal y Municipal de Bases de Datos (SIMBAD) - INEGI
Apoyos y financiamiento para las energías renovables en el sector agrícola• FIRCO/SAGARPA (de 2008 a 2014 se apoyaron 121 proyectos en el
Estado de Chihuahua con un monto de inversión total de 108 millones de pesos) Proyecto Cantidad % Tipo de aplicación
Sistema fotovoltaico
interconectado a la
red eléctrica 14 7.28 Energía renovable
Construcción de un
biodigestor 3 1.56 Energía renovable
Sistema de bombeo
de alta eficiencia 6 3.12 Eficiencia energética
Sistema fotovoltaico
autónomo para
bombeo de agua 27 14.04 Energía renovable
Adquisición de un
motogenerador 2 1.04 Energía renovable
TOTAL 52
Fuente: Cervantes Rendón, Esmeralda (2017) con datos de SAGARPA (http://www.proyectodeenergiarenovable.com/)
Proyectos de energías renovables y eficiencia energética, beneficiados con fondos de SAGARPA para el estado de Chihuahua en el año 2013.
Irradiación solar
• Medición de la Irradiación Solar por medio de Sistemas de Información Geográfica (Modelo Digital de Elevación).
Irradiación solar
• Se utilizó la herramienta de NREL (National Renewable Laboratories) PVWATTS, esta herramienta cuenta con una interfaz para determinar las estaciones meteorológicas disponibles de acuerdo a la región de estudio. La aplicación determina que la estación meteorológica de referencia será (TMY2) EL PASO, TX, en donde se identifica un promedio anual de radiación solar de 6.53 kWh/m2
Mes Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Radiación
Solar
(kWh/m2)
5.32 6.08 6.95 7.37 7.29 7.35 6.9 6.69 6.82 6.68 5.60 5.35
Fuente: Tejeda G., Rodolfo A. (2016) con datos obtenidos de la herramienta de NREL (National Renewable Laboratories) PVWATTS (www.pvwatts.nrel.gov)
Agua (Distrito de riego 009)
• Agua tratada del municipio de Juárez
• Agua proveniente del Río Bravo (Tratado de 1906)
• Agua subterránea (Bolsón del Hueco, sección del Valle de Juárez)
• Clima: muy seco
Acuífero del Valle de Juárez (Distrito de riego 009)• Recarga: 125.9 Mm3/año (CNA,2015)
• Extracción en el 2012: 400 Mm3/año
• Déficit de agua: -86.5 Mm3/año
• Zona de riego (COCEF, 2013)• Eficiencia en el distrito de riego: 56.3 %
• Desperdicio por evaporación, infiltración y técnicas de riego ineficientes (Granados et al, 2017)
Acuífero del Valle de Juárez (Distrito de riego 009)• Acuífero sobreexplotado (CNA, 2015)
• Alta salinidad• Pozo 11: 1,210 (mg/L CaCO3)
• Pozo azul: 1,530 (mg/L CaCO3)
• Pozo 118: 1,240 (mg/L CaCO3)
• Límite máximo permisible: 500 (mg/L CaCO3) según la NOM-127-SSA1-1994 de salud ambiental.
Funcionamiento electromecánico/Consumo eléctrico• Asociación de Usuarios del Módulo de Riego Número Tres
• Acceso a la electricidad: 98% (INEGI, 2010)
• Tarifa subsidiada
• El volumen de venta de energía eléctrica en el 2005 para bombeo agrícola fue de 1,603 MWh (16% del volumen total de Praxedis)
Funcionamiento electromecánico/Consumo eléctrico
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19,488
17,884
7,235
0
1,353
521
8,900
0 00 02.425
10.702
0.891
6.244
11.625
0.449 1.1130 0 00
4.572
11.43
0.254 0.254
17.526
45.466
107.442
24.892
2.7943.048
12.7
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25000
Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic
KWH MM3 mm
• Consumo de energía (KWh)• Disponibilidad de agua por tratado de 1906 (Mm3)• Precipitación (mm)
Fuente: Tejeda Guevara, Rodolfo A. (2016) con datos de CFE y CONAGUA.
Pozo PG-11ID Instalación Pozo PG-11
Municipio Praxedis G. Guerrero
Estado: Chihuahua
Coordenadas: 31°22'7.28"N, 105°59'10.75"O
Tipo de pozo: Bomba de turbina vertical de 75 C.P.,
230-460 V
Pozo Nivel
Estático
(m)
Nivel
Dinámico
(m)
Gasto
Máximo
(lps)
Profundidad
(m)
PGI-11 3.73 14.27 64.17 50
Funcionamiento electromecánico (Lemus, 2017)• Potencia de acuerdo al gasto obtenido en campo*: 13.69 HP
• Potencia de acuerdo a medición eléctrica: 35.42 HP
• Eficiencia: 40.7%
• Bomba instalada: 75 HP
• Sistema sobredimensionado
• Baja eficiencia (diseño y construcción del pozo)
*Guía para Evaluación de la Eficiencia en Equipos Electromecánicos en Operación para Pozo Profundo, CONAGUA
Funcionamiento electromecánico y consumo eléctrico
2014 kWh
(actual)
kW (actual) Horas kW (propuesto) (kWh) propuesto
ABRIL 19,488 27.79 701.26 10.75 7,538.54
MAYO 17,884 27.79 643.54 10.75 6,918.06
JUNIO 7,235 27.79 260.35 10.75 2,798.71
JULIO 0 27.79 0.00 10.75 0.00
AGOSTO 1,353 27.79 48.69 10.75 523.38
SEPTIEMBRE 521 27.79 18.75 10.75 201.54
OCTUBRE 8,900 27.79 320.26 10.75 3,442.79
Total (kwh) 57,395 21,423.02
Reducción del consumo anual:62.67%
Fuente: Tejeda Guevara, Rodolfo A. (2016) con datos de CFE.
Conclusiones
EL VALLE DE JUÁREZ
Factores externos:• Tratado de
1906• Tratado de
Libre Comercio• Alta violencia• PROCAMPO• COCEF
• Asociación de usuarios• Zona agrícola• Luchador social
Disminución de la poblacióny superficie cosechada
• Eficiencia de riego: 56.3%• Sistema sobredimensionado• Baja eficiencia
• Acuífero sobreexplotado• Alta salinidad
• Irradiación solar: 6.53 kWh/m2• 98% electrificado• Consumo variable
Científica
Tecnológica
Social
Adaptación
• Cultivo• Riego• Energías renovables• Estrategias con los usuarios• Comunicación de resultados
Fuente: Cervantes Rendón, Esmeralda y Montano Armendáriz, Gabriela, adaptación de en Gilberto Gallopín, Medio ambiente y sociedad, elementos de explicación sociológica (2006:330)
Siguientes pasos:
Academia Sociedad
Investigación aplicada:
• Social• Ambiental• Tecnológica• Económica
• Desarrollo• Percepción• Cultura• Conocimiento• Adaptación
Agricultura
¡Gracias!
Libro para consulta: http://www.colech.edu.mx/cont/valledejuarez.pdf
Correo electrónico: [email protected]