Toolbox sui sistemi di irrigazione ad energia solare (SPIS): Informazioni e strumenti per la consulenza sul pompaggio dell'acqua e l'irrigazione solare.
Soluzione completa
Irrigazione a energia solare
GIZ/Jörg Böthling
Le pompe solari sono diventate un'alternativa economica, tecnicamente ed ecologicamente valida ai sistemi di pompaggio convenzionali alimentati da motori a combustibili fossili (diesel, benzina, gas) o dall'elettricità della rete, anche nelle aree rurali con fornitura elettrica limitata o assente.
Il Toolbox sugli SPIS è stato progettato per consentire a consulenti, fornitori di servizi e operatori del settore dell'irrigazione solare di fornire un'ampia guida pratica a utenti finali, responsabili politici e finanziatori. L'insieme olistico di prodotti di conoscenza pratica che il Toolbox fornisce, consente agli utenti finali di considerare le caratteristiche specifiche degli SPIS e di ridurre al minimo i rischi legati all'efficienza del sistema, alla redditività finanziaria e all'uso non sostenibile dell'acqua.
Il Toolbox comprende moduli informativi integrati da strumenti software di facile utilizzo (fogli di calcolo, liste di controllo, linee guida) che supportano gli utenti nella definizione del budget, nel dimensionamento e nella progettazione di un impianto di irrigazione a energia solare. Gli strumenti sono disponibili in inglese, francese, spagnolo e arabo.
Ultimo aggiornamento: 11 Nov 2022
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Contesto
Sfide affrontate
La mancanza di informazioni sull'irrigazione solare e i costi di investimento relativamente elevati ostacolano l'adozione della tecnologia. È necessario ampliare la conoscenza delle potenzialità, dei limiti e dei rischi dello SPIS tra i funzionari addetti alla divulgazione, i fornitori, i responsabili politici, le istituzioni finanziarie e le altre parti interessate. In questo modo, gli agricoltori avranno accesso a informazioni valide per prendere decisioni informate e mantenere uno SPIS in modo sostenibile. Il Toolbox fornisce un approccio olistico attraverso il quale i consulenti SPIS possono guidare i loro clienti.
Il Toolbox SPIS migliora la capacità degli agricoltori, dei consulenti e degli installatori di sistemi di gestire in modo sostenibile le risorse idriche in uno SPIS. L'accesso alle informazioni sullo SPIS contribuisce a una più ampia adozione della tecnologia e alla riduzione delle emissioni grazie all'uso dell'energia solare al posto dei combustibili fossili per alimentare le pompe.
Il Toolbox informa le agenzie decisionali sulle opzioni finanziarie più adatte alle esigenze degli agricoltori, in modo che questi ultimi possano accedere ai finanziamenti per lo SPIS.
Posizione
Kenya
Africa occidentale e centrale
Nord Africa
Africa orientale e meridionale
America Centrale
Sud America
Asia occidentale, Medio Oriente
Sud-est asiatico
Asia meridionale
Processo
Sintesi del processo
È importante progettare lo SPIS in modo da rispondere alle esigenze degli agricoltori e alle condizioni specifiche del sito (aspetti ambientali, agronomici e tecnici). Ciò consente di ottimizzare il potenziale della tecnologia per evitare impatti ecologici ed economici negativi. Il Toolbox colma la lacuna di conoscenze informando i funzionari addetti alla divulgazione, i fornitori, i responsabili politici, gli istituti di finanziamento e le altre parti interessate sulle potenzialità, i limiti e i rischi dei sistemi di irrigazione ad energia solare (SPIS). Il Toolbox comprende moduli informativi integrati da strumenti software di facile utilizzo (fogli di calcolo, liste di controllo, linee guida) che forniscono un insieme olistico di materiali di conoscenza pratica attraverso i quali i consulenti SPIS possono guidare i loro clienti verso una scelta finanziariamente ed ecologicamente corretta che aiuta a risparmiare acqua, a ottenere una maggiore produttività per unità di acqua consumata e a fornire acqua all'ambiente.
Blocchi di costruzione
Lo strumento di dimensionamento delle pompe
Il Pump Sizing Tool consente di calcolare la prevalenza di pompaggio, la capacità necessaria del modulo fotovoltaico e di selezionare le tecnologie di pompaggio più adatte. Il DESIGN - Pump Sizing Tool aiuta a progettare l'impianto di irrigazione in modo da garantire la minor perdita di pressione possibile nel sistema. Inoltre, serve come lista di controllo per identificare le perdite di pressione, ad esempio a causa di perdite in un sistema esistente.
Fattori abilitanti
Supporto tecnico agli agricoltori durante la fase di pianificazione; dati sul fabbisogno idrico giornaliero delle colture, sulla radiazione solare globale media giornaliera per il mese di progettazione, sui costi specifici per paese del pannello fotovoltaico e della pompa; disponibilità di opzioni di finanziamento.
Lezione imparata
Il corretto dimensionamento dei componenti di uno SPIS è fondamentale, poiché uno SPIS con una capacità insufficiente non soddisferà le esigenze degli agricoltori e un sistema sovradimensionato comporterà inutili costi operativi e di capitale. La mancata considerazione del rendimento idrico sostenibile delle fonti d'acqua può portare a una carenza idrica e all'esaurimento delle risorse idriche, con conseguenti impatti negativi sul bilancio dell'azienda agricola e sull'ambiente. È quindi molto importante essere in stretto contatto con l'agricoltore durante la fase di pianificazione e informarlo dei vantaggi e dei limiti dello SPIS.
La progettazione finale della pompa fotovoltaica e del sistema di irrigazione dovrebbe essere affidata a integratori di sistema esperti che utilizzano strumenti di dimensionamento e simulazione del sistema basati su computer come COMPASS, WinCAPS e PVSYST, HydroCALC, GESTAR.
Lo strumento di rimborso
Il Payback Tool consente una valutazione comparativa tra il reddito e tre diverse opzioni di pompaggio per l'irrigazione. Le informazioni necessarie per l'utilizzo di questo strumento includono i costi di investimento e di esercizio dei diversi sistemi di pompaggio, il reddito previsto dalla produzione agricola e le condizioni economiche di base (ad esempio, il tasso di inflazione). Anche quando la redditività dell'azienda agricola è confermata, tuttavia, ciò non implica automaticamente che l'investimento in uno SPIS sia la scelta più sensata. Ciò è particolarmente vero se sul mercato sono disponibili altre tecnologie di pompaggio. Una pompa elettrica diesel o collegata alla rete potrebbe essere più fattibile quando il pompaggio dell'acqua è richiesto solo per un periodo limitato all'anno. Lo strumento INVEST - Payback considera e confronta i sistemi di irrigazione a energia solare con altre tecnologie di pompaggio. Vengono raccolti i dati di base dai fornitori di tecnologie e viene calcolato automaticamente il periodo di ammortamento rispetto al profitto dell'azienda agricola e alle diverse tecnologie.
Fattori abilitanti
Disponibilità di dati sulla durata funzionale del progetto/SPIS, sulle spese di capitale/investimento iniziale per il solare e le opzioni alternative, sui prezzi di mercato, sui costi operativi e di manutenzione, sulle variabili macroeconomiche, sulle politiche fiscali; ulteriore consulenza di esperti finanziari.
Lezione imparata
Tutti i calcoli devono basarsi su prezzi determinabili, ma anche su stime e ipotesi. Dovranno considerare la situazione attuale e gli scenari futuri e dovranno confrontare le opzioni per i sistemi di pompaggio alternativi (elettrici, diesel). Prima di prendere una decisione, dovranno essere elaborati diversi scenari.
Lo strumento di valutazione del mercato
Lo strumento di valutazione del mercato prende in considerazione i parametri geofisici di base e fornisce linee guida e pesi per valutare i parametri che informano un ambiente commerciale favorevole per gli SPIS. Lo strumento di valutazione del mercato mira a fornire informazioni per la valutazione del potenziale di mercato dei sistemi di irrigazione a energia solare all'interno di un Paese o di una regione. Fornisce parametri da prendere in considerazione che possono essere applicati da diversi stakeholder (tra cui aziende private di SPIS, responsabili politici, istituzioni finanziarie e operatori dello sviluppo) nella valutazione del potenziale di mercato degli SPIS.I parametri utilizzati per valutare il potenziale di mercato includono parametri geofisici come l'irradiazione solare, le precipitazioni, la copertura e l'uso del suolo, e i parametri dell'ambiente commerciale (come gli interventi governativi,Interventi delle organizzazioni di sviluppo, finanziamenti, disponibilità e costo dei combustibili alternativi, capacità tecnica, consapevolezza della tecnologia solare fotovoltaica, importanza dell'agricoltura nell'economia locale, accesso alla terra e proprietà, infrastrutture di trasporto e comunicazione).
Fattori abilitanti
Dati accurati sulle precipitazioni, sulla copertura e sull'uso del suolo e sull'irradiazione solare; verifica del terreno
Lezione imparata
L'identificazione dei mercati target per gli SPIS comporta la valutazione di numerosi parametri. Questi possono includere vari parametri geo-fisici e di ambiente commerciale. Per gli stakeholder che non hanno in mente un mercato di riferimento o che desiderano semplicemente una panoramica di alto livello delle aree potenziali in cui i sistemi potrebbero essere installati o utilizzati, questo potrebbe rivelarsi un compito scoraggiante e dispendioso in termini di tempo.
Nel valutare il potenziale di mercato per gli SPIS, gli stakeholder devono valutare la redditività irrigua della loro area target dal punto di vista della copertura del suolo e dell'uso del suolo. È sempre importante far seguire all'analisi desktop della copertura del suolo delle vere e proprie visite sul campo nelle aree selezionate.
L'installazione di pannelli solari in regioni a bassa radiazione solare potrebbe comportare alti costi di installazione dovuti all'uso di un numero maggiore di pannelli. Grazie ai progressi tecnologici, l'irradiazione solare è più una considerazione economica che una questione di fattibilità tecnica.
Lo strumento del fabbisogno idrico
Il Water Requirement Tool calcola il fabbisogno idrico di una serie di colture e di allevamenti in base a parametri geografici e climatici, supportando consulenti e agricoltori nella valutazione della quantità d'acqua necessaria per il sistema di irrigazione. In questo modo si evita un pompaggio eccessivo e un'irrigazione insufficiente.
Fattori abilitanti
Dati locali sul fabbisogno idrico delle colture, sulle precipitazioni mensili, sui corpi idrici superficiali e sui sistemi acquiferi sotterranei, sui diritti di concessione e di estrazione dell'acqua e sulle portate delle fonti idriche; risorse fornite (ad esempio dalla FAO).
Lezione imparata
Un pompaggio eccessivo può portare all'esaurimento delle acque sotterranee. Ciò significa che le acque sotterranee vengono estratte a una velocità superiore a quella con cui possono essere reintegrate. L'esaurimento delle falde acquifere può portare alla perdita di ecosistemi e zone umide, all'aumento delle emissioni di gas serra, alla subsidenza del terreno e a conflitti sociali con altri utenti dell'acqua. Qualsiasi sviluppo di SPIS deve quindi essere integrato nei quadri legali e normativi prevalenti e nella pianificazione e nel monitoraggio della gestione locale delle acque e delle falde acquifere.
Lo strumento di analisi dell'azienda agricola
Lo strumento di analisi dell'azienda agricola consente di effettuare una valutazione della redditività dell'azienda. Fornisce schede per l'aggiunta di varie spese e entrate dell'azienda e calcola automaticamente il margine di profitto dell'azienda. Evidenzia inoltre quali sono i costi fissi e variabili più importanti e dove i risparmi potrebbero avere un impatto significativo. Lo strumento genera un conto economico dell'azienda, che può essere presentato a un istituto di credito. Lo strumento è utile per:
- Determinare il livello di redditività attuale (linea di base pre-investimento);
- determinare la redditività prevista dell'investimento (proiezione post-investimento).
Fattori abilitanti
Disponibilità di dati su modelli di coltura, tecniche di irrigazione, sistemi di pompaggio, altre alternative di pompaggio disponibili, mercato, prodotti di prestito attuali disponibili per i potenziali clienti SPIS,regime di fornitura di acqua ed energia nella regione, strutture di supporto/consulenza e schemi di sovvenzione disponibili per la regione, valutazione dell'impatto ambientale a lungo termine; rivalutazione annuale della redditività dell'azienda agricola.
Lezione imparata
Un impianto di irrigazione a energia solare (SPIS) è generalmente una scelta di investimento a lungo termine per ridurre le spese di gestione dell'azienda agricola o per aumentare la produttività agricola o per entrambe le cose. Ciò richiede una comprensione dell'azienda agricola, come impresa, in termini di tutti i costi e le entrate.
Anche quando la redditività dell'azienda agricola è confermata, ciò non implica automaticamente che l'investimento in uno SPIS sia la scelta più sensata. Ciò è particolarmente vero se sul mercato sono disponibili altre tecnologie di pompaggio. Una pompa elettrica a gasolio o collegata alla rete potrebbe essere più fattibile quando il pompaggio dell'acqua è richiesto solo per un periodo limitato all'anno. Il Payback-Tool può aiutare in questa decisione.
Impatti
La mancanza di informazioni sull'irrigazione solare e i costi di investimento relativamente elevati sono i principali ostacoli all'adozione di questa tecnologia. La conoscenza delle potenzialità, dei limiti e dei rischi dei sistemi di irrigazione ad energia solare (SPIS) è incompleta tra gli addetti alla divulgazione, i fornitori, i responsabili politici, le istituzioni finanziarie e gli altri soggetti interessati. Di conseguenza, gli agricoltori, in quanto gruppo principale di utenti finali, faticano a ottenere informazioni valide per prendere decisioni informate e mantenere uno SPIS in modo sostenibile.
Il Toolbox colma questa lacuna di conoscenze fornendo un insieme olistico di materiali pratici attraverso i quali i consulenti SPIS possono guidare i loro clienti verso una scelta finanziariamente e ambientalmente corretta. Le decisioni informate dall'uso del Toolbox consentono di evitare impatti ecologici ed economici negativi, ottimizzando lo SPIS in base alle esigenze degli agricoltori e alle condizioni ambientali e agronomiche specifiche del sito, compresi gli aspetti tecnici. Finora il GIZ ha formato più di 500 stakeholder, decisori e consulenti in tutto il mondo.
Il Toolbox è composto da 10 moduli e 16 strumenti che supportano gli utenti nella definizione del budget, nel dimensionamento e nella progettazione di un sistema di irrigazione a energia solare. Con il Toolbox, gli utenti finali risparmiano acqua e ottengono una maggiore produttività per unità d'acqua consumata, fornendo al contempo acqua all'ambiente. Questo porta a un miglioramento della sicurezza alimentare, della gestione dell'acqua e a un aumento del reddito degli agricoltori.
Beneficiari
Il Toolbox è stato progettato per consentire a consulenti, fornitori di servizi e operatori del settore dell'irrigazione solare di consultare gli utenti finali, in particolare i piccoli agricoltori e le cooperative.
Obiettivi di sviluppo sostenibile
SDG 1 - Nessuna povertà
SDG 2 - Fame zero
SDG 3 - Buona salute e benessere
SDG 5 - Uguaglianza di genere
SDG 6 - Acqua pulita e servizi igienici
SDG 7 - Energia pulita e accessibile
SDG 9 - Industria, innovazione e infrastrutture
SDG 12 - Consumo e produzione responsabili
SDG 13 - Azione per il clima
SDG 17 - Partenariati per gli obiettivi
La storia
Sviluppo delle capacità per l'irrigazione a energia solare
GIZ/ Jörg Böthling
Dal 2015, il Toolbox è passato da un semplice strumento Excel a un'esperienza di apprendimento completa disponibile in inglese, francese, spagnolo e arabo. Presenta moduli di formazione collaudati, un corso di e-learning, video didattici online e un pool di formatori che sono stati a loro volta formati dal team di Powering Agriculture. In questo modo, il Toolbox offre diverse possibilità di apprendimento.
Fin dall'inizio, l'idea è stata quella di fornire corsi di formazione come parte di un progetto o di un curriculum più ampio. Il Toolbox è stato integrato nei programmi di formazione di diverse organizzazioni. Con il crescere dell'interesse per il Toolbox, è emersa la necessità di una rete di formatori più sistematica e sostenibile. Il primo passo verso questo obiettivo è stata la collaborazione con Women in Sustainable Energy and Entrepreneurship (WISEe) in Kenya.
Come in molti altri Paesi, l'adozione delle energie rinnovabili in Kenya è ostacolata dall'inadeguato supporto tecnico alle famiglie rurali. In Kenya, i pochi professionisti qualificati del solare fotovoltaico si trovano principalmente nei grandi centri urbani. Inoltre, ci sono pochi tecnici di sesso femminile. Per colmare questa lacuna, WISEe ha formato le donne sulle competenze tecniche di base del fotovoltaico, mettendole in grado di educare gli altri, sviluppando le capacità imprenditoriali per avviare le proprie attività e rendendole paladine delle tecnologie solari.
"Lo sviluppo delle capacità è fondamentale, perché garantirà che le informazioni sull'irrigazione a energia solare arrivino agli operatori e agli utenti finali, invece di rimanere nel dominio dei produttori di attrezzature, dei fornitori e degli esperti", afferma Jacinta Gatwiri, una delle donne formate da WISE.
Dopo un workshop di formazione dei formatori (ToT) di cinque giorni, cinque donne sono state invitate a contribuire e condurre i workshop di formazione SPIS. Le formatrici di WISEe possono ora offrire le loro nuove competenze come servizio alle organizzazioni interessate. Il fatto che WISEe sia stato concepito e gestito da donne per dare potere alle donne in un settore largamente dominato dagli uomini lo rende un catalizzatore del cambiamento.
Jacinta Gatwiri e i suoi colleghi hanno ormai condotto diversi corsi di formazione sull'irrigazione a energia solare in Kenya e in altri Paesi per conto del GIZ e della FAO. "Mi è piaciuta l'esperienza di utilizzare metodi di insegnamento flessibili e il fatto che i partecipanti potessero suggerire modifiche per adattarsi alle loro esigenze locali sulla base delle loro esperienze sul campo", ricorda la presidente di WISEe. La costruzione di capacità a livello locale ha il potenziale per migliorare la collaborazione e la creazione di reti tra le persone formate.
Collegatevi con i collaboratori
Altri collaboratori
La Grande Sfida Acqua ed Energia per l'Alimentazione
BMZ, GIZ, UE, Ministero degli Affari esteri del Regno dei Paesi Bassi, Sida, USAID
