RIEGO POR GOTEO CON BOMBEO FOTOVOLTAICO

Carolina Barreto

Outline

Antecedentes Objetivos Metodología Resultados del modelo Resultados del análisis

económico Discusión, conclusiones

y recomendaciones

Inicio de mi trabajo en bombeo fotovoltaicoUniversidad Nacional de Ingeriería Managua, Nicaragua. Augosto 2002.Bombeo fotovoltaico para riego con paneles construidos localmente.

Justificación

60% de los alimentos requeridos para sustentar el mundo en el futuro deben de venir de una agricultura irrigada.

Los países del tercer mundo tienen ¾ del área irrigada en el mundo (1/2 pequeños agricultores)

Los pequeños agricultores tienen un promedio de 3-4 hectáreas

80% de los pequeños agricultores carecen de acceso a la red eléctrica.

2.1 billones de personals viven con menos de $2 al día y 880 millones con menos de $1 por día

Objetivo General

El objetivo general es de diseñar, modelar e instalar un sistema de riego solar por goteo para regiones remotas en el mundo.

Metodología Diseñar un sistema que utilize menos energía

que la práctica común de riego. Instalar un prototipo que propocione agua a

una pequeña parcela en la cumunidad de Turripampa, Huarmey, Peru.

Revisar y comparar las diferentes alternativas de riego de manera que se determine la eficiencia del trabajo en términos de energía

Estimar el tiempo de pago del sistema y su comportmiento económico

Proponer estrategias de trasnferencia de la tecnologías de riego solar para pequeños productores de países en vías de desarrollo.

System’s components

Metodología

Diseño para el mes de menor radiación solar

(método de diseño autónomo)

Calcular el volumen de bombeo del

sistema de un día típico de cada mes

(m3/día)

Calcular la evapotranspiració

n de la planta (ETc) (m3/día/ha)

Método de riegoETc*Kadj/Ea (m3/day/ha)

Capacidad de bombeo

area = paso 2/paso 4 (ha)

Utilizar la modularidad del bombeo FV para incrementar el área de riego a

medida que incrementen los

ingresos

Evapotranspiratción del cultivo

Evapotranspiración del Cultivo

Evapotranspiración de referencia

Promedio de radiación mensual: datos de 3 años (Raypa)

𝑅𝑛=𝐵𝑐+( 1+cos 𝛽2 )𝐷h+𝜌𝑔 ( 1− cos𝛽2 )𝐻h

Métodos de riego: innundación, aspersión y goteo

Capacidad de área irrigada utilizando la bomba de diafragma ShurfloTipo de

sistema de riego

Area (m^2)

Energía kWh/ha/cosec

haRiego por

Goteo6500 317

Aspersión 833 1798

Inundación 454 3371

PV pumping design

𝑁𝑢𝑚𝑏𝑒𝑟 𝑜𝑓 𝑃𝑉 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒𝑠=

𝑉 𝑝𝑢𝑚𝑝∗𝐼𝑝𝑢𝑚𝑝∗𝑁𝑐𝑦𝑐∗𝑇 𝑐𝑦𝑐

𝜂𝑐∗𝜂𝑏

𝑅𝑛𝑚𝑖𝑛∗𝑉𝑛𝑜𝑚∗ 𝐼𝑚𝑎𝑥

PV array slope and ETc

Arco Solar-53

Pump

Replacement parts

Controls

Drip Irrigation

Drip irrigation: water behavior in different types of soil

Economical Analysis: System payback

Four different scenarios Solar Drip PV System Diesel Drip Irrigation Diesel Furrow Irrigation Gravity fed system

Farmers requirements for access to loans Caja Municipal Paita S.A.: 51.11% (Effective

interest anual rate) Property title (original) and topographic

drawings Agricultural experience 1 year or 1harvest Proof of being a farmer and have as a minimum

1.5 hectares Watering plan for the harvest

Caja Sur Créditos y Ahorros: 55%. Most of the requisites same as above except for Water bill !!! Electricity bill!!!

Type of system

Initial investment NPV IRR

Payback period (yr)

Solar Drip Irrigation

$5,373

$59,151 61% 1.5

Diesel Drip Irrigation

$6,108

$49,082 48% 1.8

Diesel Furrow Irrigation

$5,073

$25,867 29% 2.3

Gravity Fed Furrow Irrigation

$2,406

$7,531 11% 7.5

Cumulative cash flow Diesel 1$/L, Asparagus 0.7$/kg

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

$(20,000.00)

$(10,000.00)

$-

$10,000.00

$20,000.00

$30,000.00

$40,000.00

$50,000.00

$60,000.00

$70,000.00

$80,000.00 Solar Drip

Diesel Drip

Diesel furrow

Gravity

Diesel 1$/L , Asparagus 0.3$/kg

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

$(20,000.00)

$(10,000.00)

$-

$10,000.00

$20,000.00

$30,000.00

$40,000.00

Solar Drip

Diesel Drip

Diesel furrow

Gravity

Diesel (Sensitivity Analysis)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

$(10,000.00)

$-

$10,000.00

$20,000.00

$30,000.00

$40,000.00

$50,000.00

$60,000.00

$70,000.00

Diesel Drip

Diesel (Furrow)

Diesel Drip 2$/l

Diesel (Furrow) 2$/l

Training: Key component to technology transfer, assimilation, ownership, etc.

Conclusiones Drip irrigation is the best match to solar

pumping to get more crop per drop… and per watt

Good matching of water demand and production: PV vs Crop needs. Both depend on solar Radiation.

PV sizing with respect to crop requirements Irrigated Area: 5000 m^2 Solar Array: 250W Crop yield: 5000kg/irrigated area Favorable financial rates of return, even with

high interest rates

Recommendations

Crop Selection: High yield, high price and establish market

Existing diesel systems can be improved with drip irrigation

More information to micro-financing institutions

Yields can be improved with good agricultural practices: mulching

Future work

Installation of a second improved prototype system and the monitoring and analysis of the existing system along with the second one

Chain value analysis of all the system’s components including business model, microcredit partners, etc

Riego Eólico

Red para cadena de

suministros

Questions?barretocajina@hotmail.com