Optimización del coste energético en redes de riego a presión mediante su rehablitación

Abstract

La gestión óptima de los recursos agua y energía en todos los sectores económicos, incluida la agricultura, tiene cada vez más importancia. El sector del riego, que ha experimentado una profunda transformación hacia sistemas de riego a presión, más eficientes en el uso del agua, pero con mayor demanda energética, también requiere medidas encaminadas al aumento de la eficiencia en la gestión de estos recursos. Este trabajo presenta una metodología fundamentada en la rehabilitación de redes de riego, mediante su rediseño, que determina el funcionamiento óptimo de la estación de bombeo que conlleva un coste de operación mínimo. La estrategia planteada se ha desarrollado en varios módulos. El primero de ellos consiste en la aplicación del algoritmo multiobjetivo NSGA-II, enlazado al simulador hidráulico EPANET, que minimiza el coste de rediseño de la red y de operación considerando un 100 % de simultaneidad de hidrantes. El segundo módulo contempla un análisis de la operación a la demanda de la red, generando múltiples patrones aleatorios de hidrantes abiertos/ cerrados. El tercer módulo analiza la operación a la demanda de la red en cada uno de los rediseños propuestos en el primer módulo y determina el funcionamiento de la estación de bombeo que minimiza el coste energético, teniendo en cuenta la tarifa eléctrica. La metodología propuesta se ha analizado en la CR El Villar (Sevilla) proporcionando un frente de Pareto que ofrece soluciones quasi óptimas con distinto grado de satisfacción de los objetivos propuestos. Mediante el posterior análisis financiero se ha determinado que la solución más viable a largo plazo, considerando una vida útil para la red de riego de 40 años y un interés del 5 %, conlleva un coste de inversión asociado al reemplazo de tuberías de 205.627 €, un coste de operación anual de 300.532 € y un coste total (inversión en el diseño, costes asociados a la renovación de las bombas y coste de operación) a lo largo de la vida útil de 6.019.447 €, lo que supondría un importante ahorro económico para la comunidad aplicando mayores volúmenes de agua para satisfacer las necesidades de los cultivos, en comparación con la situación actual en la que se aplica un riego deficitario debido a los elevados costes energéticos.