Caja de herramientas sobre sistemas solares de riego (SPIS): Información y herramientas para asesorar sobre bombeo solar de agua y riego
Solución completa
Riego por energía solar
GIZ/Jörg Böthling
Las bombas solares se han convertido en una alternativa económica, técnica y ambientalmente viable a los sistemas de bombeo convencionales accionados por motores que funcionan con combustibles fósiles (gasóleo, gasolina, gas) o electricidad de la red, incluso en las zonas rurales con suministro eléctrico limitado o inexistente.
La caja de herramientas sobre SPIS está diseñada para que los asesores, proveedores de servicios y profesionales del ámbito del riego solar puedan ofrecer una amplia orientación práctica a los usuarios finales, los responsables políticos y los financieros. El conjunto holístico de productos de conocimiento práctico que proporciona la caja de herramientas permite a los usuarios finales tener en cuenta las características específicas de los SPIS y minimizar los riesgos relacionados con la eficiencia del sistema, la viabilidad financiera y el uso insostenible del agua.
La Caja de herramientas consta de módulos informativos complementados con herramientas informáticas de fácil manejo (hojas de cálculo, listas de comprobación, directrices) que ayudan a los usuarios a presupuestar, dimensionar y diseñar un sistema de riego por energía solar. Las herramientas están disponibles en inglés, francés, español y árabe.
Última actualización: 11 Nov 2022
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Contexto
Défis à relever
La falta de información sobre el riego solar y sus costes de inversión relativamente elevados dificultan la adopción de esta tecnología. Es necesario ampliar los conocimientos sobre el potencial, las limitaciones y los riesgos de los SPIS entre los agentes de extensión, los proveedores, los responsables políticos, las instituciones financieras y otras partes interesadas. De este modo, los agricultores tendrán acceso a información sólida para tomar decisiones con conocimiento de causa y mantener un SPIS de forma sostenible. La caja de herramientas ofrece un enfoque holístico a través del cual los asesores de SPIS pueden orientar a sus clientes.
La Caja de herramientas SPIS mejora la capacidad de los agricultores, asesores e instaladores de sistemas para gestionar de forma sostenible los recursos hídricos en un SPIS. Mientras que el acceso a la información sobre el SPIS, contribuye a una mayor adopción de la tecnología y a la reducción de emisiones mediante el uso de energía solar en lugar de combustibles fósiles para alimentar las bombas.
La caja de herramientas informa a los organismos responsables de la toma de decisiones sobre la opción financiera más adecuada para las necesidades de los agricultores, de modo que éstos puedan acceder a financiación para el SPIS.
Ubicación
Kenia
África Occidental y Central
África del Norte
África Oriente y África del Sur
América Central
Sudamérica
Oeste de Asia, Medio Oriente
Sudeste Asiático
Sur de Asia
Procesar
Resumen del proceso
Es importante diseñar el SPIS de forma que se tengan en cuenta las necesidades de los agricultores y las condiciones específicas del lugar (sus aspectos medioambientales, agronómicos y técnicos). Esto permite optimizar el potencial de la tecnología para evitar impactos ecológicos y económicos negativos. La caja de herramientas llena el vacío de conocimientos informando a los extensionistas, proveedores, responsables políticos, instituciones financieras y otras partes interesadas sobre el potencial, las limitaciones y los riesgos de los Sistemas de Riego por Energía Solar (SPIS). La caja de herramientas incluye módulos informativos complementados con herramientas informáticas de fácil uso (hojas de cálculo, listas de comprobación, directrices) que proporcionan un conjunto holístico de materiales de conocimiento práctico a través de los cuales los asesores de SPIS pueden guiar a sus clientes hacia una elección financiera y ambientalmente racional que ayude a ahorrar agua, lograr una mayor productividad por unidad de agua consumida y, al mismo tiempo, proporcionar agua para el medio ambiente.
Bloques de construcción
Herramienta de dimensionamiento de bombas
La herramienta de dimensionamiento de bombas permite calcular la altura de bombeo, la capacidad necesaria del módulo fotovoltaico solar y seleccionar las tecnologías de bombeo adecuadas. La herramienta de dimensionamiento de bombas DESIGN ayuda a diseñar el sistema de riego de modo que se garantice la menor pérdida de presión posible en el sistema. Además, sirve como lista de comprobación para identificar pérdidas de presión, por ejemplo debidas a fugas en un sistema existente.
Factores facilitadores
Apoyo técnico a los agricultores durante la fase de planificación; datos sobre las necesidades diarias de agua de los cultivos, radiación solar media diaria global para el mes de diseño, costes específicos del país del panel fotovoltaico y la bomba; disponibilidad de opciones de financiación.
Lección aprendida
El dimensionamiento adecuado de los componentes de un SPIS es fundamental, ya que un SPIS con una capacidad insuficiente no satisfará las necesidades de los agricultores y un sistema sobredimensionado inducirá costes de funcionamiento y de capital innecesarios. El descuido del rendimiento hídrico sostenible de las fuentes de agua puede provocar escasez de agua y un agotamiento de los recursos hídricos, lo que repercutirá negativamente en el presupuesto de la explotación y en el medio ambiente. Por lo tanto, es muy importante estar en estrecho contacto con el agricultor durante la fase de planificación e informarle de las ventajas y los límites de los SPIS.
El diseño final de la bomba fotovoltaica y del sistema de riego debe dejarse en manos de integradores de sistemas experimentados que utilicen herramientas informáticas de dimensionamiento y simulación de sistemas como COMPASS, WinCAPS y PVSYST, HydroCALC, GESTAR.
La herramienta de amortización
La herramienta de amortización permite realizar una evaluación comparativa entre los ingresos y tres opciones diferentes de bombeo para riego. La información necesaria para utilizar esta herramienta incluye los costes de inversión y funcionamiento de los distintos sistemas de bombeo, los ingresos previstos de la producción agrícola y las condiciones económicas básicas (por ejemplo, la tasa de inflación). Sin embargo, aunque se confirme la rentabilidad de la empresa agrícola, esto no implica automáticamente que la inversión en un SPIS sea la opción más sensata. Esto es especialmente cierto si hay otras tecnologías de bombeo disponibles en el mercado. Una bomba diesel o eléctrica conectada a la red podría ser más viable cuando el bombeo de agua sólo es necesario durante un tiempo limitado al año. La herramienta INVEST - Payback considera y compara los sistemas de riego alimentados por energía solar con otras tecnologías de bombeo. Se recopilan datos básicos de los proveedores de tecnología y se calcula automáticamente el periodo de amortización en función de los beneficios de la explotación y de las distintas tecnologías.
Factores facilitadores
Disponibilidad de datos sobre la vida funcional del proyecto/SPIS, gastos de capital / inversión inicial de capital para opciones solares y alternativas, precios de mercado, costes de funcionamiento y mantenimiento, variables macroeconómicas, políticas fiscales; asesoramiento adicional de expertos financieros.
Lección aprendida
Todos los cálculos deben basarse en precios que puedan determinarse, pero también en estimaciones e hipótesis. Tendrán que considerar la situación actual y los escenarios futuros y deberán comparar las opciones de sistemas de bombeo alternativos (eléctrico, diésel). Deberán elaborarse distintos escenarios antes de tomar una decisión.
La herramienta de evaluación del mercado
La Herramienta de Evaluación de Mercados tiene en cuenta parámetros geofísicos básicos y proporciona directrices y ponderaciones para evaluar los parámetros que informan de un entorno empresarial propicio para los SPIS. La Herramienta de Evaluación de Mercados tiene como objetivo proporcionar información para llevar a cabo evaluaciones del potencial de mercado de los sistemas de riego alimentados por energía solar en un país o región. Proporciona parámetros a considerar que pueden ser aplicados por diversas partes interesadas (incluyendo empresas privadas de SPIS, responsables políticos, instituciones financieras y profesionales del desarrollo) en la evaluación del potencial de mercado de SPIS.Los parámetros utilizados para evaluar el potencial de mercado incluyen parámetros geofísicos como la irradiación solar, las precipitaciones, la cubierta y el uso del suelo, y parámetros del entorno empresarial (como Intervenciones del Gobierno,Intervenciones de organizaciones de desarrollo, financiación, disponibilidad y coste de combustibles alternativos, capacidad técnica, conocimiento de la tecnología solar fotovoltaica, importancia de la agricultura en la economía local, acceso a la tierra y tenencia de la misma, infraestructuras de transporte y comunicación).
Factores facilitadores
Datos precisos sobre precipitaciones, ocupación y uso del suelo e irradiación solar; verificación sobre el terreno.
Lección aprendida
La identificación de mercados objetivo para SPIS implica la evaluación de numerosos parámetros. Entre ellos pueden figurar diversos parámetros geofísicos y del entorno empresarial. Para las partes interesadas que no tienen un mercado objetivo en mente o que simplemente desean una visión general de alto nivel de las áreas potenciales en las que podrían instalarse o utilizarse los sistemas, esto podría resultar una tarea desalentadora y laboriosa.
A la hora de evaluar el potencial de mercado de los SPIS, las partes interesadas deben valorar la viabilidad del regadío en el lugar elegido desde la perspectiva de la ocupación y el uso del suelo. Siempre es importante complementar el análisis teórico de la ocupación del suelo con visitas sobre el terreno a las zonas seleccionadas.
La instalación de paneles solares en regiones de baja irradiación solar podría acarrear elevados costes de instalación derivados del uso de un mayor número de paneles. Debido a los avances tecnológicos, la irradiación solar es más una consideración económica que una cuestión de viabilidad técnica.
La herramienta de necesidades de agua
La Herramienta de Necesidades Hídricas calcula las necesidades hídricas de diversos cultivos y ganado en función de parámetros geográficos y climáticos, ayudando a asesores y agricultores a evaluar la cantidad de agua necesaria para el sistema de riego. De este modo se evita el bombeo excesivo y el riego insuficiente.
Factores facilitadores
Datos locales sobre las necesidades de agua de los cultivos, las precipitaciones mensuales, las masas de agua superficiales y los sistemas acuíferos subterráneos, sobre los derechos de licencia y extracción de agua y los caudales de las fuentes de agua; recursos proporcionados (por ejemplo, por la FAO).
Lección aprendida
El bombeo excesivo puede provocar el agotamiento de las aguas subterráneas. Esto significa que las aguas subterráneas se extraen a un ritmo superior al de su reposición. El agotamiento de los acuíferos puede provocar la pérdida de ecosistemas y humedales, el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero, el hundimiento de tierras y conflictos sociales con otros usuarios del agua. Por lo tanto, cualquier desarrollo de SPIS debe integrarse en los marcos jurídicos y normativos vigentes y en la planificación y el seguimiento de la gestión local del agua y las aguas subterráneas.
La herramienta de análisis de explotaciones
La herramienta de análisis de explotaciones permite realizar una evaluación de la rentabilidad de la explotación. Proporciona hojas de entrada para añadir diversos gastos e ingresos de la explotación y calcula automáticamente el margen de beneficio de la explotación. También pone de relieve qué costes fijos y variables son los más destacados y dónde el ahorro podría tener un impacto significativo. La herramienta genera un Estado de Ingresos de la Explotación, que puede presentarse a una institución crediticia. La herramienta es útil para:
- Determinar el nivel actual de rentabilidad (línea base previa a la inversión);
- Determinar la rentabilidad prevista de la inversión (proyección postinversión).
Factores facilitadores
Disponibilidad de datos sobre pautas de cultivo, técnicas de riego, sistemas de bombeo, otras alternativas de bombeo disponibles, mercado, productos de préstamo actuales disponibles para el cliente potencial de SPIS,régimen de suministro de agua y energía en la región, estructuras de apoyo/asesoramiento y regímenes de subvención disponibles para la región, evaluación del impacto ambiental a largo plazo; una reevaluación anual de la rentabilidad de la explotación.
Lección aprendida
Un sistema de riego alimentado por energía solar (SPIS) suele ser una opción de inversión a largo plazo para reducir los gastos de explotación de la granja o aumentar la productividad agrícola, o ambas cosas. Para ello es necesario comprender la empresa agrícola, como negocio, en términos de todos los costes e ingresos.
Incluso cuando se confirma la rentabilidad de la empresa agrícola, esto no implica automáticamente que la inversión en un SPIS sea la opción más sensata. Esto es especialmente cierto si hay otras tecnologías de bombeo disponibles en el mercado. Una bomba diesel o eléctrica conectada a la red podría ser más viable cuando el bombeo de agua sólo es necesario durante un tiempo limitado al año. La herramienta Payback puede ayudarle a tomar esta decisión.
Impactos
La falta de información sobre el riego solar y sus costes de inversión relativamente elevados son los principales obstáculos para la adopción de esta tecnología. El conocimiento sobre el potencial, las limitaciones y los riesgos de los sistemas de riego solar es incompleto entre los agentes de extensión, los proveedores, los responsables políticos, las instituciones financieras y otras partes interesadas. En consecuencia, los agricultores, como principal grupo de usuarios finales, tienen dificultades para obtener información sólida que les permita tomar decisiones informadas y mantener un SPIS de forma sostenible.
La Caja de herramientas colma esta laguna de conocimientos proporcionando un conjunto holístico de materiales de conocimiento práctico a través de los cuales los asesores de SPIS pueden guiar a sus clientes hacia una elección financiera y medioambientalmente sólida. Las decisiones basadas en el uso de la caja de herramientas permiten evitar impactos ecológicos y económicos negativos optimizando el SPIS a las necesidades de los agricultores y a las condiciones ambientales y agronómicas específicas del lugar, incluyendo aspectos técnicos. Hasta la fecha, la GIZ ha formado a más de 500 partes interesadas, responsables de la toma de decisiones y asesores de todo el mundo.
La caja de herramientas consta de 10 módulos y 16 herramientas que ayudan a los usuarios a presupuestar, dimensionar y diseñar un sistema de riego alimentado por energía solar. Con la Caja de herramientas, los usuarios finales ahorran agua y consiguen una mayor productividad por unidad de agua consumida, al tiempo que proporcionan agua al medio ambiente. Todo ello redunda en una mayor seguridad alimentaria, una mejor gestión del agua y un aumento de los ingresos de los agricultores.
Beneficiarios
La caja de herramientas está diseñada para que los asesores, proveedores de servicios y profesionales del riego solar puedan consultar a los usuarios finales, en particular a los pequeños agricultores y las cooperativas.
Objetivos de Desarrollo Sostenible
ODS 1 - Fin de la pobreza
ODS 2 - Hambre cero
ODS 3 - Salud y bienestar
ODS 5 - Igualidad de género
ODS 6 - Agua limpia y saneamiento
ODS 7 - Energía asequible y no contaminante
ODS 9 - Industria, innovacióne e infraestructura
ODS 12 - Producción y consumo responsables
ODS 13 - Acción por el clima
ODS 17 - Alianzas para lograr los objetivos
Historia
Desarrollo de capacidades para el riego con energía solar
GIZ/ Jörg Böthling
Desde 2015, la caja de herramientas ha pasado de ser una simple herramienta de Excel a una experiencia de aprendizaje integral disponible en inglés, francés, español y árabe. Cuenta con módulos de formación de eficacia probada, un curso de aprendizaje electrónico, vídeos de instrucción en línea y un grupo de formadores formados por el equipo de Powering Agriculture. De este modo, la Caja de Herramientas ofrece diferentes vías de aprendizaje.
Desde el principio, la idea fue ofrecer formación como parte de un proyecto o de un plan de estudios más amplio. La Caja de Herramientas se ha integrado en los planes de formación de varias organizaciones. A medida que crecía el interés por la Caja de herramientas, se hizo evidente la necesidad de crear una red de formadores más sistemática y sostenible. El primer paso fue la colaboración con Women in Sustainable Energy and Entrepreneurship (WISEe) en Kenia.
Como en tantos otros países, la adopción de energías renovables en Kenia se ve obstaculizada por un apoyo técnico inadecuado a los hogares rurales. En Kenia, los pocos profesionales cualificados en energía solar fotovoltaica se encuentran principalmente en los grandes centros urbanos. Además, hay pocas mujeres técnicas. Para subsanar esta carencia, WISEe formó a mujeres en técnicas fotovoltaicas básicas, capacitándolas para educar a otras, desarrollando habilidades empresariales para crear sus propios negocios y convirtiéndolas en defensoras de las tecnologías solares.
"El desarrollo de capacidades es clave, porque garantizará que la información sobre el riego por energía solar llegue a los profesionales y a los usuarios finales en lugar de permanecer en el dominio de los fabricantes de equipos, los proveedores y los expertos", menciona Jacinta Gatwiri, una de las mujeres formadas por WISE.
Tras un taller de formación de formadores de cinco días, se invitó a cinco mujeres a participar y dirigir los talleres de formación de SPIS. Las formadoras de WISEe pueden ahora ofrecer sus conocimientos recién adquiridos como un servicio a las organizaciones interesadas. El hecho de que WISEe haya sido concebido y gestionado por mujeres para empoderar a las mujeres en un sector dominado mayoritariamente por hombres lo convierte en un catalizador del cambio.
Jacinta Gatwiri y sus colegas ya han impartido múltiples cursos de formación sobre riego con energía solar en Kenia y otros países, tanto para la GIZ como para la FAO. "Me gustó la experiencia de utilizar métodos didácticos flexibles y el hecho de que los alumnos pudieran sugerir modificaciones para adaptarlos a sus necesidades locales en función de sus experiencias sobre el terreno", recuerda la presidenta de WISEe. Crear capacidad a nivel local tiene el potencial de mejorar la colaboración y la creación de redes entre los formados.
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Otros colaboradores
Gran reto: agua y energía para la alimentación
BMZ, GIZ, UE, Ministerio de Asuntos Exteriores del Reino de los Países Bajos, ASDI, USAID
