5.2. Energía verde para el regadío

Además de estos sensores, otros relacionados con el funcionamiento de las infraestructuras hidráulicas, pueden aportar información de gran interés para una óptima gestión integral de las explotaciones. Éste es el caso de los sensores de presión, que, instalados estratégicamente en puntos concretos de redes extensas de distribución de agua a presión, como las que encontramos en muchas comunidades de regantes, pueden facilitar información en tiempo real para el control y gestión de incidencias, como averías (Pérez-Padillo et al., 2020), lo que supone reducir las pérdidas de agua y asegurar que los sistemas de riego funcionen a las presiones adecuadas.

La evolución en las técnicas de riego, incorporación de tecnología y sensores, da lugar a grandes volúmenes de información que, más allá de la gestión diaria de las explotaciones, permiten además generar modelos de predicción a mayor escala, mediante su tratamiento basado en técnicas de Big Data e Inteligencia Artificial. De esta forma es posible, por ejemplo, anticipar la demanda de riego, a escala de parcela (González Perea et al., 2018) y de comunidad de regantes (González Perea et al., 2015), y con ello facilitar la gestión de las infraestructuras y la contratación de las tarifas eléctricas, para optimizar los costes en grandes agrupaciones de agricultores.

5.2. Energía verde para el regadío

El aumento exponencial en la demanda energética experimentada tras la modernización del regadío, debido en su mayor parte a la presurización de las redes de distribución de agua, se tradujo en un aumento significativo de los costes de explotación para muchos agricultores. Numerosos estudios centraron sus objetivos en la eficiencia energética del regadío, demostrando cómo la detección de puntos críticos y la sectorización podían mejorar sustancialmente la optimización energética del sistema de riego (Fernández García et al., 2013; González Perea et al., 2014). Esto se vio aún más agravado con la subida generalizada de los precios de la energía, lo que despertó un gran interés en la búsqueda de sistemas alternativos de abastecimiento.

En un contexto de calentamiento global y cambio climático, esta búsqueda también ha implicado la apuesta por fuentes de energía renovables. La principal de ellas ha sido la energía solar fotovoltaica, la cual se presenta, a simple vista, como una opción con un gran potencial para el sector de la agricultura, ofreciendo energía libre de emisiones de gases efecto invernadero, útil para zonas con y sin acceso a la red eléctrica. Sin embargo, la energía solar es una tecnología directamente dependiente de las variables meteorológicas. En concreto, la producción fotovoltaica depende, principalmente, de la irradiancia, viéndose influenciada también por la temperatura (López-Luque et al., 2015). Esto se traduce en una cierta inestabilidad en la producción de energía, reflejada en altibajos en la producción durante el día, con la aparición de nubes, o la nula producción de energía durante las noches, lo que reduce la libertad del regante. Aun así, la energía fotovoltaica es una de las alternativas a la energía eléctrica y los generadores diésel cada vez más común en la agricultura de regadío, permitiendo abastecer parcial o totalmente la demanda de energía de la explotación.

Las soluciones más extendidas en el sector del regadío, para la integración de la energía fotovoltaica como fuente de suministro energético, se basan, principalmente en: (i) la hibridación del sistema con otras fuentes de energía renovable, como la energía eólica; (ii) el

abastecimiento fotovoltaico combinado con fuentes de energía tradicionales, que actúan como sistema de apoyo (generador diésel o la red eléctrica); (iii) el bombeo con energía fotovoltaica a un punto elevado durante las horas de sol y posterior riego por gravedad; y (iv) el uso de baterías. La solución óptima dependerá de las características de cada explotación, siendo crucial el tipo de cultivo y su tolerancia al estrés hídrico. De este modo, para cultivos leñosos como olivar y almendro, en los que la capacidad de almacenamiento de agua en el suelo puede amortiguar los déficits puntuales de riego, se ha demostrado que la demanda energética del sistema de riego puede ser completamente satisfecha mediante el único aporte de la energía solar fotovoltaica (Mérida García et al., 2018).

En este sentido, se han desarrollado complejas técnicas para la gestión inteligente del riego fotovoltaico, basadas en la sincronización en tiempo real de la demanda de energía por parte de la red de riego, y la energía fotovoltaica disponible en cada momento (Mérida García et al., 2018). Estos modelos de gestión evalúan diariamente los requerimientos de riego del cultivo y, en función de la demanda de energía de los distintos sectores de riego en los que se divide la parcela, organizan automáticamente y de forma óptima la secuencia de activación de los mismos, adecuándolos a la energía disponible.

Figura 15. Planta Piloto de Riego Fotovoltaico Inteligente en la Finca Experimental de Olivar Intensivo de la Universidad de Córdoba

La energía fotovoltaica implica la dedicación de una superficie a la instalación de los módulos solares. En campo, los módulos fotovoltaicos son habitualmente instalados en las cubiertas de naves agrícolas, de modo que no se sacrifique terreno cultivable para su instalación. Otra opción es su instalación sobre plataformas flotantes, en las balsas de riego. Esta última propuesta permite al mismo tiempo disminuir la evaporación del agua de la balsa. En este sentido, hay explotaciones que ya combinan la producción agrícola con la energética, en un modelo de producción conocido como agrivoltaico (Agrivoltaic Production) (Reca-Cardeña and LópezLuque, 2018). En este caso, los beneficios al agricultor provienen no solo del rendimiento del cultivo, sino también de la venta de la energía fotovoltaica producida en la misma superficie agrícola.

Otra alternativa que se abre paso en la agricultura de regadío, de gran interés para las redes de distribución de agua a presión, es la recuperación de energía mediante el uso de microturbinas, o bombas trabajando como turbinas (García Morillo et al., 2018). Éstas permiten aprovechar los excesos de presión generados en ciertos puntos de la red, normalmente aliviados mediante la instalación de válvulas reductoras de presión (VRP). La sustitución de estas VRP por

microturbinas o bombas trabajando como turbinas permite transformar el exceso de presión en energía eléctrica. Esta energía puede ser aprovechada en la propia explotación, reduciendo o reemplazando por completo el consumo de energía eléctrica o el uso de combustibles, en el caso de explotaciones aisladas de la red, dependientes de un generador diésel (Crespo Chacón et al., 2021). Además, el uso de bombas que funcionan en modo reverso, generalmente conocidas como PATs, de las siglas en inglés para Pumps As Turbines (bombas como turbinas), permite abaratar significativamente los costes de inversión (Fernández García et al., 2019) con respecto a las turbinas convencionales. Habitualmente, la microturbina o PAT es instalada en un by-pass, lo que permite aislarla de la red ante posibles mantenimientos o reparaciones y facilita que trabaje en su punto de funcionamiento óptimo. Su instalación en la propia red de riego hace que la producción de energía por parte de la turbina o PAT coincida con las horas de funcionamiento del sistema de riego.

Figura 16. Finca de almendros con sistema de riego por goteo abastecido por energía solar fotovoltaica en la provincia de Córdoba

Esta tecnología ha sido puesta en práctica en redes de distribución de agua potable, plantas de aguas residuales, industria y riego. En el caso del sector del riego, el proyecto REDAWN (www.redawn.eu) ha puesto en marcha en España una planta piloto basada en una PAT, que aprovecha el exceso de presión en la tubería que alimenta el hidrante que abastece de riego a una explotación de nogales. La planta piloto satisface la demanda de energía del sistema de fertirriego y electroválvulas de la red de riego, anteriormente dependientes de un generador diésel. Esta planta piloto ha conseguido reducir notablemente el coste de operación y el impacto ambiental de la finca agrícola en la que se encuentra, al sustituir por completo al generador diésel y correspondiente consumo de combustible, durante toda la campaña de riego (Chacón et al., 2021; Mérida García et al., 2021).

Figura 17. Fotografía y render de la Planta Piloto de recuperación de energía hidráulica mediante PAT en una instalación de riego en la provincia de Córdoba

5.3. Economía circular y uso sostenible del agua de riego como distintivo de calidad

La eficiencia en el uso del agua en la agricultura es uno de los objetivos en los que se ha trabajado con mayor esfuerzo durante mucho tiempo, consiguiendo importantes mejoras con la presurización de las redes de riego, tras la modernización del sector, y la potenciación del uso de técnicas de riego localizado, entre otras. En esta misma línea, el riego de precisión permite determinar las dosis óptimas de riego, así como el momento más adecuado para su aplicación. Todas estas mejoras y prácticas enfocadas a la reducción y optimización del uso del agua repercuten directamente en la economía del agricultor, pero al mismo tiempo, también conllevan unos beneficios ambientales. Estos beneficios se derivan de la reducción en el volumen de agua consumido, y la reducción con ello de la contaminación de las aguas subterráneas, generada por el arrastre de fitosanitarios y fertilizantes con la percolación profunda del exceso de agua aplicado. En esta línea, la evaluación de la huella de agua (norma ISO 14046) y las metodologías desarrolladas a partir de la misma (Flores Cayuela et al., 2021), permiten determinar con precisión el volumen de agua que es necesario para producir un bien o servicio, a lo largo de toda la cadena de producción del mismo. La certificación de huella de agua puede acercar así al consumidor más concienciado con el medio ambiente información de gran interés a la hora de elegir los productos de su cesta, convirtiendo a este indicador en un distintivo de calidad de los productos hortofrutícolas.

El uso sostenible del agua se contempla así mismo en la economía circular, incluido en el análisis del ciclo de vida, o Life Cycle Assessment (LCA), entre otras muchas categorías de impacto ambiental (Ecoinvent, 2019). La economía circular es una estrategia incentivada y potenciada en los últimos años que incluye, entre otros muchos principios, la reducción en el uso de recursos, así como su reutilización. En el caso de la agricultura de regadío, además de la reducción en el uso de recursos, la reutilización de las aguas residuales para el riego es una práctica que hoy en día permite dotar de riego a explotaciones agrícolas anteriormente de secano, aumentando su producción al tiempo que se da salida a un volumen de agua que, de otro modo, no sería aprovechado. Esta reutilización de las aguas residuales requiere una previa regeneración y adecuación de su calidad, mediante la aplicación de diversas técnicas para la depuración que aseguren unos valores de los parámetros de calidad mínimos. Sin embargo, el uso de aguas regeneradas para el riego requiere un control estricto de la fertilización, pues el agua regenerada, aplicada en el riego, ya es portadora de nutrientes. El desarrollo de modelos de gestión del riego con aguas regeneradas ha demostrado que el contenido nutricional del agua de riego, en algunos cultivos como el olivar, puede llegar a reducir significativamente la necesidad de aportar fertilizantes al cultivo, con el consiguiente ahorro económico para el agricultor y beneficios ambientales derivados (Alcaide Zaragoza et al., 2019).

Figura 18. Balsa y estación de filtrado mediante anillas en planta piloto del proyecto de reutilización de aguas regeneradas en olivar REUTIVAR (www.reutivar.eu)

6. Conclusiones finales

El sector de la agricultura de regadío ha experimentado numerosos cambios en las últimas décadas, orientados hacia la búsqueda de una agricultura más productiva y rentable. La modernización del regadío, el auge del riego localizado en detrimento del riego por superficie, la revolución tecnológica protagonizada por la tecnificación del riego y la llegada masiva de los sensores al campo, unido al impulso de las energías renovables en la agricultura de regadío, representan los avances más recientes y los nuevos retos en este sector. El objetivo final es siempre asegurar la producción agrícola, sin poner en riesgo la calidad, pero considerando la preservación de los recursos agua y energía, apostando por una agricultura más sostenible.

Sin duda, aunque aún queda mucho camino por andar, el presente y futuro de la agricultura de regadío, como sector clave en la economía mundial, está marcado por la tecnificación y especialización del sector, lo cual se basa y requiere de una fuerte apuesta por la I+D+i siempre encaminada a la optimización en el uso de los recursos y a la economía circular.

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