Diagnóstico técnico, ambiental y social para el uso de sistemas fotovoltaicos para

riego en el Valle de Juárez, ChihuahuaDra. Esmeralda Cervantes Rendón

El Colegio de Chihuahua

11 de septiembre de 2017

3er Encuentro y 1er Congreso Internacional “Sustentabilidad energética, Medioambiente y Sociedad”

Contenido

• Energías renovables/Ahorro energético

• Introducción al proyecto

• Metodología

• Descripción del área de estudio

• Análisis realizados

• Conclusiones

Energías renovables/Ahorro energético

• Tres dimensiones (Adaptación de Toledo, 2012):

Ahorro energético/Sistemas

fotovoltaicos

Científica

Tecnológica

Social• Radiación

solar• Calidad del

agua

• Funcionamiento electromecánica

• Consumo energético

• Movimientos sociales

• Costumbres• Económicos

Proyecto en el Valle de Juárez

Análisis para el reemplazo de la energía eléctrica con energía alternativa en sistemas de irrigación en el Valle de Juárez, realizado con financiamiento de la Secretaría de Educación Superior-Subsecretaría de Educación de Educación Superior-Dirección General de Educación Superior Universitaria, CONVENIO No.: 2016-08-005-065.

Introducción

Ahorro energético/Sistemas

fotovoltaicos

Científica

Tecnológica

Social

• Radiación solar

• Calidad del agua

• Funcionamiento electromecánica

• Consumo energético

• Movimientos sociales

• Costumbres

• Económicos

• Dr. Luis Ernesto Cervera (El Colech)• Mtro. Rodolfo A. Tejeda (El Colech)• Mtro. Adrián Botello (El Colech)

• Dr. Alfredo Granados (UADHE)• Mtro. Arturo Soto (UACJ)• Lic. Ana C. García (UACJ)• Mtra. Carmen Agüero (UACJ)• Lic. Miguel Hernández (UACJ)

• Mtro. Rodolfo A. Tejeda (El Colech)• Mtro. Ranulfo Lemus (ILESA)

• Mtra. Gabriela Montano (El Colech)• Lic. Miguel Hernández (UACJ)

• Dra. Cely C. Ronquillo (UACJ)• Lic. Thania Castañeda (UACJ)• Lic. Gerardo Padilla (UACJ)

MetodologíaETAPA 1. Revisión

bibliográfica y hemerográfica del

Valle de Juárez

ETAPA 2. Trabajo de campo en los pozos

seleccionado

ETAPA 3. Diagnóstico y

recomendaciones

Histórico social

Legislación sobre energía

Datos económicos y demográficos

Ubicación de los pozos

Consumo energético

Calidad del agua

Condiciones eléctricas y mecánicas

Talleres Publicaciones

Material de difusión

Descripción del área de estudio

El Valle de Juárez:Tres municipios:• Juárez• Guadalupe• Praxedis G. Guerrero23 localidadesPoblación (INEGI, 2010):• 15,429Longitud de 150 km y ancho de 6 km (COCEF, 2015)

Ahorro energético/Sistemas

fotovoltaicos

Científica

Tecnológica

Social

• Radiación solar

• Calidad del agua

• Funcionamiento electromecánica

• Consumo energético

• Movimientos sociales

• Costumbres

• Económicos

Valle de Juárez

Valle de Juárez

Descripción del área de estudio

Praxedis G. GuerreroTres pozos

Ahorro energético/Sistemas

fotovoltaicos

Científica

Tecnológica

Social

• Radiación solar

• Calidad del agua

• Funcionamiento electromecánico

• Consumo energético

• Movimientos sociales

• Costumbres

• Económicos

Valle de Juárez

Valle de Juárez

Praxedis3 pozos

Praxedis3 pozos

Análisis histórico social

• Tratado de Guadalupe Hidalgo de 1848

• Tratado de Límites y Aguas de 1906 (74 millones de metros cúbico)

• Agricultura: alfalfa, zacate sudán, maíz, sorgo, trigo y algodón.

• Feria de las fiestas patrias del algodón (septiembre).

• Tiradero nuclear en Sierra Blanca (1998)

Análisis histórico social

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1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Temáticas de las noticias por año

Agricultura Agua Cont. Y amb. Violencia Ejidos Salud

Fuente: Montano Armendáriz, Gabriela; Cervantes Rendón, Esmeralda y Hernández, Miguel con publicaciones de periódicos locales (base de datos: INPRO)

2,226 notas periodísticas

Análisis histórico social

Fuente: Montano Armendáriz, Gabriela y Cervantes Rendón, Esmeralda (2016)

80 publicacionessobre el Valle deJuárez

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2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

Publicaciones académicas por año y temática

Agricultura Agua Clima Ganaderia Industrialización Salud Sociedad Suelo

Análisis económico (datos demográficos)

Municipio

Guadalupe Paraxedis G. Guerrero

Año 2005 2010 2015 2005 2010 2015

Población

Total9,148 6,548 5,272 8,514 4,799 5,486

Fuente: Ronquillo, Cely; Castañeda, Thania y Padilla, Gerado (2016) con datos del SIAP-INEGI

Análisis económico

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He

ctár

eas

Superficie cosechada en el Valle de Juárez 2003-2015

Fuente: Ronquillo, Cely; Castañeda, Thania y Padilla, Gerado (2016) con datos del SIAP

Análisis económico

Algodón hueso47%

Alfalfa verde18%

Trigo grano12%

Nuez8%

Sorgo forrajero verde

7%

Otros8%

SUPERFICIE COSECHADA 2015PROPORCIÓN POR CULTIVOS

Fuente: Ronquillo, Cely; Castañeda, Thania y Padilla, Gerado (2016) con datos del SIAP

Apoyos y financiamiento para las energías renovables en el sector agrícola• PROCAMPO

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Pro

du

cto

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Productores beneficiados por el PROCAMPO (1994 - 2014)

Guadalupe Juárez Praxedis G. Guerrero

Fuente: Ronquillo, Cely; Castañeda, Thania y Padilla, Gerado (2016) con datos del Sistema Estatal y Municipal de Bases de Datos (SIMBAD) - INEGI

Apoyos y financiamiento para las energías renovables en el sector agrícola• FIRCO/SAGARPA (de 2008 a 2014 se apoyaron 121 proyectos en el

Estado de Chihuahua con un monto de inversión total de 108 millones de pesos) Proyecto Cantidad % Tipo de aplicación

Sistema fotovoltaico

interconectado a la

red eléctrica 14 7.28 Energía renovable

Construcción de un

biodigestor 3 1.56 Energía renovable

Sistema de bombeo

de alta eficiencia 6 3.12 Eficiencia energética

Sistema fotovoltaico

autónomo para

bombeo de agua 27 14.04 Energía renovable

Adquisición de un

motogenerador 2 1.04 Energía renovable

TOTAL 52

Fuente: Cervantes Rendón, Esmeralda (2017) con datos de SAGARPA (http://www.proyectodeenergiarenovable.com/)

Proyectos de energías renovables y eficiencia energética, beneficiados con fondos de SAGARPA para el estado de Chihuahua en el año 2013.

Irradiación solar

• Medición de la Irradiación Solar por medio de Sistemas de Información Geográfica (Modelo Digital de Elevación).

Irradiación solar

• Se utilizó la herramienta de NREL (National Renewable Laboratories) PVWATTS, esta herramienta cuenta con una interfaz para determinar las estaciones meteorológicas disponibles de acuerdo a la región de estudio. La aplicación determina que la estación meteorológica de referencia será (TMY2) EL PASO, TX, en donde se identifica un promedio anual de radiación solar de 6.53 kWh/m2

Mes Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Radiación

Solar

(kWh/m2)

5.32 6.08 6.95 7.37 7.29 7.35 6.9 6.69 6.82 6.68 5.60 5.35

Fuente: Tejeda G., Rodolfo A. (2016) con datos obtenidos de la herramienta de NREL (National Renewable Laboratories) PVWATTS (www.pvwatts.nrel.gov)

Agua (Distrito de riego 009)

• Agua tratada del municipio de Juárez

• Agua proveniente del Río Bravo (Tratado de 1906)

• Agua subterránea (Bolsón del Hueco, sección del Valle de Juárez)

• Clima: muy seco

Acuífero del Valle de Juárez (Distrito de riego 009)• Recarga: 125.9 Mm3/año (CNA,2015)

• Extracción en el 2012: 400 Mm3/año

• Déficit de agua: -86.5 Mm3/año

• Zona de riego (COCEF, 2013)• Eficiencia en el distrito de riego: 56.3 %

• Desperdicio por evaporación, infiltración y técnicas de riego ineficientes (Granados et al, 2017)

Acuífero del Valle de Juárez (Distrito de riego 009)• Acuífero sobreexplotado (CNA, 2015)

• Alta salinidad• Pozo 11: 1,210 (mg/L CaCO3)

• Pozo azul: 1,530 (mg/L CaCO3)

• Pozo 118: 1,240 (mg/L CaCO3)

• Límite máximo permisible: 500 (mg/L CaCO3) según la NOM-127-SSA1-1994 de salud ambiental.

Funcionamiento electromecánico/Consumo eléctrico• Asociación de Usuarios del Módulo de Riego Número Tres

• Acceso a la electricidad: 98% (INEGI, 2010)

• Tarifa subsidiada

• El volumen de venta de energía eléctrica en el 2005 para bombeo agrícola fue de 1,603 MWh (16% del volumen total de Praxedis)

Funcionamiento electromecánico/Consumo eléctrico

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19,488

17,884

7,235

0

1,353

521

8,900

0 00 02.425

10.702

0.891

6.244

11.625

0.449 1.1130 0 00

4.572

11.43

0.254 0.254

17.526

45.466

107.442

24.892

2.7943.048

12.7

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60

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120

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5000

10000

15000

20000

25000

Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic

KWH MM3 mm

• Consumo de energía (KWh)• Disponibilidad de agua por tratado de 1906 (Mm3)• Precipitación (mm)

Fuente: Tejeda Guevara, Rodolfo A. (2016) con datos de CFE y CONAGUA.

Pozo PG-11ID Instalación Pozo PG-11

Municipio Praxedis G. Guerrero

Estado: Chihuahua

Coordenadas: 31°22'7.28"N, 105°59'10.75"O

Tipo de pozo: Bomba de turbina vertical de 75 C.P.,

230-460 V

Pozo Nivel

Estático

(m)

Nivel

Dinámico

(m)

Gasto

Máximo

(lps)

Profundidad

(m)

PGI-11 3.73 14.27 64.17 50

Funcionamiento electromecánico (Lemus, 2017)• Potencia de acuerdo al gasto obtenido en campo*: 13.69 HP

• Potencia de acuerdo a medición eléctrica: 35.42 HP

• Eficiencia: 40.7%

• Bomba instalada: 75 HP

• Sistema sobredimensionado

• Baja eficiencia (diseño y construcción del pozo)

*Guía para Evaluación de la Eficiencia en Equipos Electromecánicos en Operación para Pozo Profundo, CONAGUA

Funcionamiento electromecánico y consumo eléctrico

2014 kWh

(actual)

kW (actual) Horas kW (propuesto) (kWh) propuesto

ABRIL 19,488 27.79 701.26 10.75 7,538.54

MAYO 17,884 27.79 643.54 10.75 6,918.06

JUNIO 7,235 27.79 260.35 10.75 2,798.71

JULIO 0 27.79 0.00 10.75 0.00

AGOSTO 1,353 27.79 48.69 10.75 523.38

SEPTIEMBRE 521 27.79 18.75 10.75 201.54

OCTUBRE 8,900 27.79 320.26 10.75 3,442.79

Total (kwh) 57,395 21,423.02

Reducción del consumo anual:62.67%

Fuente: Tejeda Guevara, Rodolfo A. (2016) con datos de CFE.

Conclusiones

EL VALLE DE JUÁREZ

Factores externos:• Tratado de

1906• Tratado de

Libre Comercio• Alta violencia• PROCAMPO• COCEF

• Asociación de usuarios• Zona agrícola• Luchador social

Disminución de la poblacióny superficie cosechada

• Eficiencia de riego: 56.3%• Sistema sobredimensionado• Baja eficiencia

• Acuífero sobreexplotado• Alta salinidad

• Irradiación solar: 6.53 kWh/m2• 98% electrificado• Consumo variable

Científica

Tecnológica

Social

Adaptación

• Cultivo• Riego• Energías renovables• Estrategias con los usuarios• Comunicación de resultados

Fuente: Cervantes Rendón, Esmeralda y Montano Armendáriz, Gabriela, adaptación de en Gilberto Gallopín, Medio ambiente y sociedad, elementos de explicación sociológica (2006:330)

Siguientes pasos:

Academia Sociedad

Investigación aplicada:

• Social• Ambiental• Tecnológica• Económica

• Desarrollo• Percepción• Cultura• Conocimiento• Adaptación

Agricultura

¡Gracias!

Libro para consulta: http://www.colech.edu.mx/cont/valledejuarez.pdf

Correo electrónico: ecervantes@colech.edu.mx