Estudio teórico-experimental de un sistema agrovoltaico con bombeo de agua para el riego de cultivos en la región desértica de Baja California
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Universidad Autónoma de Baja California.
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En este trabajo se propone un enfoque para diseñar y evaluar sistemas agrovoltaicos integrales en comunidades rurales aisladas del desierto de Baja California, considerando de manera conjunta el abastecimiento de agua, la generación eléctrica y la producción agrícola. En lugar de analizar cada componente por separado, el planteamiento integra el nexo agua–energía–alimento para estudiar la operación del sistema como un todo, donde la estabilidad del suministro depende de la interacción entre la variabilidad solar, la demanda eléctrica, el requerimiento hídrico y el microclima bajo los módulos.
El Ejido Laguna Salada se emplea como caso de aplicación. A partir de su caracterización climática, geográfica y de infraestructura, se establece una propuesta de configuración y operación. Para examinar su desempeño se desarrolla un modelo matemático que combina estimación de recurso solar y potencia fotovoltaica, representación geométrica del sombreado a nivel de suelo, estimación de evapotranspiración y riego, modelado del bombeo mediante curvas técnicas, almacenamiento de agua e irrigación, y despacho eléctrico de una microrred con baterías, inversor y un respaldo diésel. El modelo se utiliza para simular dinámicas diarias y anuales y para implementar un dimensionamiento integral, apoyado con evidencia experimental a escala piloto y con parámetros reportados en literatura y fichas técnicas.
A partir del análisis de sombreado y aprovechamiento energético se identifica, para el sitio, una configuración consistente de módulos en orientación horizontal con una densidad agrovoltaica del 25% sobre el eje X (Este–Oeste), la cual permite una distribución de sombra más homogénea sin comprometer la compatibilidad agronómica. Bajo este arreglo, la lámina bruta de riego se reduce frente a cielo abierto en aproximadamente 16 a 22% para tomate, calabacita, trigo, zanahoria y berenjena, y alrededor de 5% para maíz, con un ahorro promedio cercano al 17.25%.
En términos hídricos, el almacenamiento resulta determinante para la robustez operativa. Para las demandas consideradas, un tanque de 182.4 m³ es suficiente para evitar déficit anual y disminuir la dependencia del riego respecto a la producción fotovoltaica instantánea. En torno al almacenamiento eléctrico, con un perfil horario anual construido
V
para 20 viviendas y un consumo total de 91,810.41 kWh por año, un banco de baterías de 156.3 kWh mejora la continuidad del suministro, reduce el uso del respaldo y permite alcanzar una fracción solar del 61% bajo un equilibrio razonable entre confiabilidad y dimensionamiento.
Como componente aplicado, se implementa un huerto agrovoltaico experimental de 630 Wp bifacial, con un área de cultivo de 2.97 m2, instrumentado como plataforma demostrativa y de monitoreo. Adicionalmente, se desarrolla una réplica educativa en colaboración con una institución académica, acompañada por materiales de instalación, operación y actividades didácticas. En conjunto, este trabajo aporta un marco de diseño y evaluación que adapta la agrovoltaica a condiciones desérticas locales, orientado a convertir el recurso solar disponible en estabilidad hídrica y eléctrica y en opciones productivas viables para la comunidad.
Palabras clave
Plantas de energía fotovoltáica||lemb||Sistemas fotovoltaicos estudio