Bombeo de agua subterránea en el desierto mediante energía fotovoltaica y eólica

Investigadores de la Universidad de Israel en Jordania han estudiado la viabilidad de un sistema de bombeo de agua alimentado con energía solar y eólica. En el desierto jordano, la escasez de agua superficial obliga a las comunidades a depender de fuentes de agua subterránea para el riego agrícola, el riego del ganado y el uso residencial del agua. En la actualidad, la mayoría de los sistemas de bombeo de agua autónomos de la región funcionan con motores de combustión interna.

“Determinar la viabilidad de varios sistema híbrido de energía renovable“La integración de opciones de energía renovable (HRES) para alimentar una estación de energía es un paso importante que podría generar importantes beneficios técnicos y económicos”, afirmó el equipo. “Además, no se ha realizado ningún estudio específico para evaluar la viabilidad de integrar un sistema de energía renovable totalmente híbrido en una estación de energía en las regiones desérticas y áridas de Jordania”.

El estudio de caso se centra en el consumo de la planta de energía solar de Al-Mudawwara. Al-Mudawwara es un pequeño pueblo en la parte oriental de Jordania, cerca de la frontera con Arabia Saudita. La temperatura oscila entre 4 °C y 36,7 °C durante todo el año y la radiación solar media mensual es de 3,79 kWh/m2/d en diciembre y 8,54 kWh/m2/d en junio. La velocidad media mensual del viento varía de 6,29 m/s en octubre a 9,15 m/s en junio.

Actualmente, el WPS utiliza combustible diésel con una demanda diaria de 40,71 kWh y un pico de 8,48 kWh. Para evaluarlo, se simuló el HERS en el software HOMER para diferentes escenarios. El primer escenario consta de un generador diésel (DG) y una batería (SB), el segundo escenario consta de PV y SB, el tercer escenario consta de una combinación de PV, DG y SB, y el cuarto escenario consta de una turbina eólica (WT), un DG y un SB. El último escenario utiliza una combinación de PV, un WT y un SB.

En todos los escenarios, la energía fotovoltaica es monocristalina, de 315 W, y tiene una eficiencia del 19%. El aerogenerador tiene una potencia nominal de 10.000 W y las baterías tienen una capacidad de 3.000 Ah. El sistema inversor tiene una potencia nominal de 5 kW y cuenta con un alternador de 12,5 kW. El sistema se optimizó para determinar el menor coste por kWh de energía producida.

El sistema óptimo consta de 33 paneles solares con un total de 10,18 kW, una turbina eólica de 10 kW, 8 baterías y 3 inversores.

El sistema tenía un costo de energía (CoE) de $0,241/kWh, un período de recuperación de 6,67 años y un costo actual neto (NPC) de $59,611. La implementación de la opción seleccionada da como resultado la eliminación de todas las emisiones de GEI, incluido el CO2. Según el análisis de sensibilidad, una tasa de descuento nominal del 6,5% es apropiada para la reducción del NPC y el CoE. El CoE obtenido se encuentra dentro del rango típico para la región MENA. Además, los HRES produjeron un CoE unitario de 0,241 USD/kWh, que se encuentra dentro del rango promedio.

Presentaron sus hallazgos en un artículo reciente publicado en Environmental and Sustainability Indicators, “Estudio de viabilidad de la combinación de energía solar y eólica para alimentar el sistema de bombeo de agua en el desierto de Jordania, aldea de Al-Mudawwara”.