Riego solar sin red: INTA define cuánta potencia y caudal necesita cada hectárea

Sistema de riego alimentado con paneles solares instalado en un lote de maíz, como alternativa para campos sin acceso a la red eléctrica.
Un ensayo del INTA Manfredi evaluó durante cuatro años un sistema de riego por goteo enterrado alimentado únicamente con paneles solares. Las pruebas en trigo, soja y maíz permitieron establecer referencias de caudal, potencia fotovoltaica, horas de funcionamiento y superficie que pueden utilizarse para proyectar instalaciones en campos sin acceso a la red eléctrica.

Regar cultivos extensivos sin depender de una conexión eléctrica empieza a tener parámetros técnicos concretos para su diseño. Un equipo del INTA Manfredi, en Córdoba, evaluó un sistema autónomo de riego por goteo enterrado abastecido con energía solar y logró determinar cuánto caudal, potencia y tiempo de funcionamiento puede necesitar una instalación según la superficie a cubrir.

El esquema, conocido como off grid, está pensado especialmente para establecimientos alejados de la red eléctrica o ubicados en zonas donde extender el tendido tiene un costo difícil de justificar.

Los resultados serán presentados en la 9.ª Reunión Internacional de Riego y 3.ª Exporiego, que se realizarán el 14 y 15 de octubre en el INTA Manfredi, con actividades sobre riego, energía, automatización y agricultura de precisión.

Riego sin depender de la red eléctrica

Ignacio Severina, investigador del INTA Manfredi, explicó que la principal ventaja del esquema autónomo es poder instalar riego en lugares donde el acceso a electricidad representa una limitante.

“Muchas veces llevar la electricidad hasta el establecimiento tiene un costo muy alto”, señaló.

En los sistemas conectados a red —on grid—, los paneles solares pueden actuar como complemento y, según explicó el investigador, permitir una reducción de entre 20% y 30% en el costo energético.

El modelo ensayado en Manfredi va un paso más allá: funciona únicamente a partir de la energía generada por los paneles.

Una investigación que comenzó con goteo enterrado en 2012

En una primera etapa, los módulos utilizaron bombas eléctricas convencionales.

El cambio llegó en 2022, cuando mediante un convenio con Tonka Solar y Rivulis-Conci se reemplazó una de las bombas de la perforación por un equipo solar y se instaló un parque fotovoltaico para abastecerlo.

Una bomba de 10 kW y 18 kW de paneles

La instalación experimental utiliza una bomba con capacidad para entregar 24 metros cúbicos por hora y una potencia de 10 kilovatios.

Inicialmente, esa infraestructura abastecía 6 hectáreas.

El parque fotovoltaico, sin embargo, fue dimensionado con una potencia máxima de 18 kW, por encima de la demanda nominal de la bomba.

La diferencia fue deliberada.

“Sobredimensionamos el parque solar para tener más horas de riego y poder trabajar también en días nublados”, explicó Severina.

El objetivo no es solamente alcanzar la potencia máxima durante las horas de mayor radiación, sino ampliar la ventana diaria en la que la bomba puede mantenerse operativa.


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El sol cambia la lógica del riego

Con una bomba eléctrica, el manejo puede responder directamente al balance hídrico del cultivo: se enciende cuando falta agua y se detiene cuando se alcanzó la lámina requerida.

El sistema solar funciona de otra manera.

La bomba comienza a trabajar cuando la radiación alcanza el nivel necesario y se detiene cuando la energía disponible deja de ser suficiente.

Esto llevó inicialmente al equipo a regar prácticamente todos los días para aprovechar las horas solares disponibles.

Cuando el cultivo no necesitaba agua adicional, se utilizaban esas horas para realizar recargas del perfil.

Trigo, soja y maíz: qué pasó cuando se aplicó más agua

Las primeras seis hectáreas estuvieron divididas en dos planteos: tres hectáreas con rotación trigo-soja de segunda y otras tres con maíz.

Durante los dos primeros años, los investigadores buscaron determinar cuánta agua podía entregar el sistema aprovechando la disponibilidad solar.

En trigo, el aumento del agua aplicada estuvo acompañado por un incremento del rendimiento, que pasó de alrededor de 55 a casi 70 quintales por hectárea frente a la referencia histórica del sistema eléctrico.

Pero la respuesta no fue proporcional al aumento de agua.

“Estamos comparando diez años contra dos, por lo que hay que tomar el dato con cautela. El agua aumentó mucho más que el rendimiento”, advirtió Severina.

En soja y maíz, más agua no significó mucho más rendimiento

La misma situación apareció con mayor claridad en los otros cultivos.

En soja de segunda se incrementó considerablemente la lámina aplicada, pero los rindes permanecieron en torno de 35 qq/ha.

En maíz también aumentó fuertemente el aporte de agua, mientras el rendimiento apenas pasó de aproximadamente 15 a 16 toneladas por hectárea.

La conclusión fue determinante: disponer de más horas de bombeo gracias a la energía solar no significa que convenga utilizar toda esa capacidad sobre la misma superficie.

“La gran conclusión fue que estábamos aplicando casi el doble de agua y los rendimientos aumentaban poco”, explicó el investigador.

Duplicaron la superficie con la misma bomba

A partir de esos resultados, el INTA modificó la estrategia.

En lugar de seguir aplicando toda el agua disponible sobre seis hectáreas, duplicó el área abastecida hasta 12 hectáreas manteniendo la misma bomba.

De esa manera, el caudal disponible se distribuyó sobre una superficie mayor y las láminas regresaron a niveles más próximos a los utilizados históricamente con energía eléctrica.

El resultado fue significativo.

En trigo se obtuvieron alrededor de 65 qq/ha; en maíz, unas 15 toneladas por hectárea; y en soja de segunda se mantuvieron rendimientos cercanos a 35 qq/ha.

La misma infraestructura pudo así abastecer el doble de superficie sin una caída relevante de productividad.

El dato clave para diseñar el sistema: caudal por hectárea

Después de cuatro años de ensayos, el equipo avanzó desde la experimentación hacia parámetros que pueden utilizarse para dimensionar proyectos reales.

Una de las referencias centrales es un caudal cercano a 2 metros cúbicos por hora por hectárea, consistente con el funcionamiento de la bomba de 24 m³/h sobre las 12 hectáreas evaluadas.

“Es un gran dato, porque lo primero que necesita saber un productor que quiere instalar este sistema es qué caudal requiere para la superficie que va a regar”, destacó Severina.

Qué necesitarían 50 hectáreas

El INTA planteó un ejemplo para dimensionar la escala.

Para una superficie de 50 hectáreas, habría que considerar un caudal del orden de 100 m³/h.

A partir de allí se seleccionaría el equipo de bombeo.

Según el ejemplo técnico, una instalación de esas características podría demandar aproximadamente 100 kW de potencia de bombeo y un parque fotovoltaico cercano a 200 kW.

Es decir, la referencia surgida del ensayo vuelve a mostrar una relación aproximada de dos veces la potencia fotovoltaica respecto de la requerida por la bomba.

Unas 1.950 horas de riego solar por año

Otro dato necesario para proyectar un sistema es conocer durante cuánto tiempo estará disponible la energía.

En la zona de influencia del INTA Manfredi, los ensayos registraron aproximadamente 1.950 horas anuales de funcionamiento, con un promedio cercano a siete horas diarias durante el período de uso.

La disponibilidad disminuye en invierno y aumenta durante los meses de mayor radiación.

Según el investigador, ese volumen energético puede compararse con disponer de aproximadamente 80 días completos de riego eléctrico distribuidos a lo largo del año.

El desafío no es aplicar toda el agua posible

Uno de los principales aprendizajes del trabajo fue separar capacidad energética de necesidad hídrica.

La instalación puede disponer de energía para bombear durante numerosas horas, pero el cultivo no necesariamente necesita recibir agua durante todo ese tiempo.

Por eso, la estrategia más eficiente resultó ser ajustar el aporte al requerimiento del cultivo y utilizar la capacidad restante para ampliar la superficie bajo riego.

Esta conclusión adquiere especial importancia en sistemas solares, donde el costo inicial está fuertemente asociado al tamaño de la bomba y del parque fotovoltaico.

Del ensayo experimental al diseño de un campo

El trabajo permitió reunir cuatro variables indispensables para proyectar una instalación off grid: caudal por hectárea, potencia de bombeo, tamaño del parque fotovoltaico y cantidad de horas solares disponibles.

A ellas debe sumarse el requerimiento hídrico específico de trigo, soja, maíz o cualquier otro cultivo que integre la rotación.

El resultado es una base técnica que permite comenzar a calcular cuánta superficie puede abastecer una instalación solar antes de realizar la inversión, especialmente en establecimientos donde la falta de red eléctrica hasta ahora constituía una barrera para incorporar riego.

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