PROYECTO FIN DE CARRERA - oa.upm.esoa.upm.es/15042/1/PFC_Eva_Rivas_Carabias.pdf · escuela tÉcnica...

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE MINAS

Titulación: INGENIERÍA TÉCNICA DE MINAS ESPECIALIDAD

EN RECURSOS ENERGÉTICOS, COMBUSTIBLES Y

EXPLOSIVOS

PROYECTO FIN DE CARRERA

DEPARTAMENTO DE EXPLOTACIÓN DE RECURSOS

MINERALES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS

ESTUDIO ENERGÉTICO DE RENOVABLES

EN UNA EXPLOTACIÓN GANADERA

EVA RIVAS CARABIAS DICIEMBRE DE 2012

TITULACIÓN: INGENIERO TÉCNICO DE MINAS, ESPECIALIDAD

EN RECURSOS ENERGÉTICOS, COMBUSTIBLES Y EXPLOSIVOS

Autorizo la presentación del proyecto

Estudio energético de renovables en una explotación ganadera

Realizado por

Eva Rivas Carabias

Dirigido por

Juan Pous de la Flor

Firmado: Prof. Juan Pous de la Flor

Fecha: Diciembre 2012

AGRADECIMIENTOS

A mis padres, por darme la oportunidad de hacer el proyecto sobre su negocio y

facilitarme toda la información que he necesitado.

A mi Director de Proyecto, Juan Pous. Por ofrecerse a llevármelo.

I

ÍNDICE

RESUMEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI

ABSTRACT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI

DOCUMENTO Nº1: MEMORIA

1 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA EXPLOTACIÓN . . . . . . 2

3 ANTECEDENTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

4 INTRODUCIÓN A LAS ENERGÍAS RENOVABLES . . . . . . 6

4.1 ENERGÍA SOLAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

4.2 ENERGÍA EÓLICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

4.3 ENERGÍA GEOTÉRMICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

5 CÁLCULOS PREVIOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

6 IMPACTO AMBIENTAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

7 BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

DOCUMENTO Nº2: ESTUDIO ECONÓMICO

1 CÁLCULOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.1 ENERGÍA SOLAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.2 ENERGÍA EÓLICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

1.3 ENERGÍA GEOTÉRMICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

II

2 PRESUPUESTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

2.1 ENERGÍA SOLAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

2.2 ENERGÍA EÓLICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

2.3 ENERGÍA GEOTÉRMICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

3 CONCLUSIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

DOCUMENTO Nº3: PLIEGO DE PRESCRIPCIONES TÉCNICAS

1 ENERGÍA SOLAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

1.1 PANELES FOTOVOLTAICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

1.2 BATERÍAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

2 ENERGÍA EÓLICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

2.1 AEROGENERADORES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

2.2 BATERÍAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

3 ENERGÍA GEOTÉRMICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

3.1 BOMBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

3.2 TUBERÍAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

3.3 BATERÍAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

DOCUMENTO Nº4: ANEXOS

1 TABLA DE LA FUNCIÓN GAMMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

2 FOTOGRAFÍAS DEL TERRENO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

III

DOCUMENTO Nº5: PLANOS

1 PLANO DE LOS SISTEMAS DE CONDUCIÓN DE

FLUIDOS Y ELECTRICIDAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

IV

ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA 1. DISTRIBUCIÓN DE LA POTENCIA EÓLICA EN EL

EMPLAZAMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

FIGURA 2. GRÁFICO DE RELACIÓN POTENCIA-VELOCIDAD

DE AEROGENERADOR DE 1000 W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26






DE AEROGENERADOR DE 10000 W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29


DE AEROGENERADOR DE 20000 W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

V

ÍNDICE DE TABLAS TABLA 1. PARÁMETROS PARA LA OBTENCIÓN DE LA

IRRADIANCIA DIARIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

TABLA 2. DISTRIBUCIÓN DE LA RELACIÓN VELOCIDAD-

PROBABILIDAD MENSUAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

TABLA 3. CÁLCULO DE LOS PARÁMETROS NECESARIOS

PARA LA OBENCIÓN DE LAS CONSTANTES EÓLICAS POR

INTERVALOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

TABLA 4. PARÁMETROS PARA LA OBTENCIÓN DEL

POTENCIAL EÓLICO EN EL EMPLAZAMIENTO POR CADA

AEROGENERADOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

TABLA 5. DISTRIBUCIÓN DE LAS POTENCIAS PARA

AEROGENERADORES DE 1 kW EN RELACIÓN CON SUS

VELOCIDADES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26


AEROGENERADORES DE 1,8 kW EN RELACIÓN CON SUS

VELOCIDADES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27



VELOCIDADES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27



VELOCIDADES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28



VELOCIDADES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

TABLA 10. PRECIO TOTAL DE LOS AEROGENERADORES DE

CADA TIPOSEGUN SU POTENCIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

VI

RESUMEN

OBJETIVOS

Este trabajo tiene por objetivo el estudio de ahorro energético en una explotación ganadera. Para

ello, se contempla la posibilidad de sustituir los sistemas actuales por otros alimentados de

energía solar, geotérmica o eólica. La energía obtenida a partir de la producción de metano a

través de la utilización de los purines no se contempla, debido a que son utilizados como abono

en las parcelas colindantes.

PUNTOS TRATADOS

Se parte de que, en la explotación, la calefacción es de gas natural y la electricidad es

generada por un grupo electrógeno.

Estudio de la irradiancia de la zona y de la cantidad de paneles solares y baterías

necesarios para hacer la explotación ganadera autosuficiente.

Estudio del potencial eólico de la zona y de la cantidad de aerogeneradores y baterías

necesarios para hacer la explotación ganadera autosuficiente.

Estudio del potencial calorífico de la zona y de la cantidad de tubos, bombas de calor y

baterías necesarios para hacer la explotación ganadera autosuficiente.

Cálculo de los costes de la instalación solar, eólica y geotérmica.

Comparación de los resultados obtenidos anteriormente y breve discusión sobre el

sistema elegido.

ABSTRACT

OBJETIVES

This job has got like objective the energetic saving study in a cattle exploitation. For it, it is

contemplated the possibility of replacing the current systems with others fed on solar, wind and

geothermal power. Energy obtained across production of methane across animal organic wastes

it is not contemplated, because they are used as fertilizer on adjacent smallholdings.

TREATED POINTS

It is parted of that, in the exploitation, heating is propane and electricity is generated by

an electrical generator.

Study about irradiance on the place and quantity of solar panels and batteries to doing

self-sufficient the cattle exploitation.

Study about wind potential on the place and quantity of wind generators and batteries to

doing self-sufficient the cattle exploitation.

Study about calorific potential into ground and quantity of pipes, heat pumps and

batteries to doing self-sufficient the cattle exploitation.

Calculation about solar, wind and geothermal installation costs.

Comparison about results have been obtained and brief discussion about chosen system.

ESTUDIO ENERGÉTICO DE

RENOVABLES EN UNA EXPLOTACIÓN

GANADERA

DOCUMENTO Nº 1: MEMORIA

1

1 OBJETIVO

La finalidad del proyecto es hacer un estudio de ahorro energético en la explotación

descrita en el punto 1, aprovechando que se van a llevar a cabo una serie de reformas de

mantenimiento. Para ello, se contemplará la posibilidad de sustituir los sistemas

energéticos actuales por otros alimentados por energías renovables como la energía

solar, eólica y geotérmica. La energía obtenida a partir de la producción de metano a

través de la utilización de los purines no se contempla, porque son utilizados como

abono para las parcelas colindantes que están para cultivo.

De modo que, para este estudio será necesario hacer cálculos previos sobre los

consumos de los sistemas energéticos actuales para calcular los requerimientos

energéticos de la explotación. Todo ello, puede encontrarse en el apartado 5 de la

memoria.

Posteriormente, se desarrollan los cálculos energéticos del terreno para cada fuente de

energía objeto de estudio, observando cuales son viables. Así como, los materiales y

aparatos necesarios de cada nuevo sistema energético, los cuales, se podrán encontrar en

cada uno de los subapartados del estudio económico.

Dentro de los sistemas viables, en caso de haber varios, se hará una comparación entre

ellos para escoger el más económico.

Estando todos los cálculos anteriormente mencionados, apoyados por varias fotografías

y un plano de los sistemas actuales de la estructura interna de la explotación y del

terreno tanto libre como ocupado por el cercado.

El grupo electrógeno de la explotación pasará a utilizarse como un sistema auxiliar de

energía una vez instalados los nuevos sistemas. Compensando la demanda de energía

con las energías producida y acumulada en caso de darse una descompensación

significativa no prevista.

2

2 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA EXPLOTACIÓN

El proyecto desarrollado en este documento se sustenta en una explotación ganadera

situada a 2 km del término municipal de Garcihernández, en Salamanca.

Dicha explotación se dedica a la cría y posterior comercialización de cerdo ibérico

selecto. Siendo su distribución y funcionamiento los descritos a continuación.

En todo el conjunto de la explotación se distinguen claramente tres apartados: zona de

cría, zona de destete y, zona de reposición y de descanso.

• Zona de cría: Constituye el cincuenta por ciento del edificio principal. Esta zona, a

su vez, se divide en otras cuatro salas independientes. Tres de esas salas constan de

8 parques cada una, y la cuarta sala con 4 parques, donde en cada uno, hay una cerda

con sus crías. Su estancia allí es hasta que las crías alcanzan un peso de 6 kg,

alrededor de 28 días. Posteriormente, se les pasa a la zona de destete o se

comercializan como tostones.

• Zona de destete: Está ubicada en dos naves adosados entre sí, situados de forma

independiente del edificio central.

La primera nave se divide en 8 celdas aisladas entre sí, llamadas lechoneras. Cada

una está formada por una parte totalmente cerrada donde suelen dormir y otra parte

techada pero sin ventanas para que corra el aire libremente. En estos bloques los

lechones están clasificados según su tamaño, ya que, al llegar a los 23 kg son

vendidos.

La otra nave que forma dicha zona se la llama de soleo, porque una o dos semanas

antes de su venta se abre la puerta a los lechones de los bloques en los cuales ya casi

alcanzan su peso de comercialización para que puedan salir y entrar libremente, y

tomar el sol.

Su estancia en estas zonas en total suele ser de alrededor de 52 días.

• Zona de reposición y descanso: Esta comprendida por el resto de las instalaciones.

Es decir, está formada por el otro cincuenta por ciento restantes de la nave principal,

donde se inseminan las cerdas. También permanecen allí sólo cuando tienen algún

problema o las quedan pocas semanas para el parto. Una vez las falten tres días para

parir se las pasa a la zona de cría.

El resto de las cerdas están sueltas al aire libre por el cercado más grande que

comprende 5 ha. Provisto de pequeñas naves independientes de donde pueden entrar

y salir libremente.

Las otras dos cercas de 250 áreas cada una están reservadas para la zona de

reposición, donde se encuentran las cerdas que son todavía pequeñas para la

inseminación y que

pasarán a sustituir a las cerdas que lleguen a los cuatro años de edad, cuando

empiezan a bajar su rendimiento de producción.

3

Cabe mencionar que adosado al edificio principal hay una pequeña nave con

habitáculos en su interior donde se encuentran los machos para la inseminación, la

cual, a veces, también se hace de forma artificial sin necesidad de utilizarlos.

Aparte de las zonas de producción, la explotación también consta de otras zonas de

menor importancia como son el almacén donde se guarda toda la maquinaria, el gasoil y

el cuarto de aseo. Existe otra cerca, que es por la que se accede a la puerta principal, en

la que se guardan materiales para labores de mantenimiento y maquinaria más pesada

como remolques, cuba de purines..., el sondeo y el depósito del agua comunicados por

medio de la bomba y sus tuberías, el pozo ciego, el depósito de propano...

También existe una zona fuera del carcado con una extensión de 1 ha que se dedica al

cultivo. Dicha zona será el lugar de ubicación de los posibles nuevos sistemas a instalar.

Véase fotografías 1 y 2 del anexo.

4

3 ANTECEDENTES

Antes de comenzar a hallar los cálculos para obtener los parámetros necesarios para

estimar las cantidades y costes de los materiales y equipos, para poder valorar el sistema

más económico, hay que tener en cuenta una serie de condiciones de las que se parte.

• Para los sistemas de calor se tiene un depósito de propano de 1100 kg de capacidad,

al que están conectados los focos de calor de 900 a 1100 W de potencia cada uno

que transmiten el calor cada dos parques. Están encendidos durante todo el día.

• El sistema eléctrico está formado por un grupo electrógeno de 24 kW que alimenta a

una bomba de 6 kW de potencia y 10000

de caudal, 18 bombillas de 100 W

repartidas por toda la explotación, un frigorífico y una nevera para la conservación

de las dosis para la inseminación. Además, de forma esporádica también alimenta

otro tipo de maquinaria como varios taladros, una radial, una máquina de limpieza,

focos alógenos exteriores...

• Existen sistemas de aislamiento pasivo como el doble ladrillo macizo con

revestimiento de hormigón y con pintura blanca para las paredes de todos los

edificios excepto en las lechoneras que están construidas con ladrillo aislante, el

techo de todos los edificios está formado por las siguientes capas superpuestas: teja,

tablero de rasillón, cemento de compresión y capa de aislante térmico (espuma). En

el suelo hay placas aislantes bajo el rasillón y el cemento en las zonas de dormir de

los tostones y de los lechones. Las ventanas y puertas contienen aislante y cristalina

con ajuste de silicona, además en el interior de las puertas hay placas de aislante.

No serán modificados estos sistemas de aislamiento debido a que gracias a las

continuas labores de mantenimiento están en perfecto estado y serán los mismos

para cualquier nuevo sistema energético a instalar.

• La temperatura es diferente según el tamaño de las crías: Para los tostones (crías de

hasta 6 kg) será de 25 a 28ºC durante toda su estancia en los parques,

aproximadamente 28 días. Para los lechones (hasta 23 kg.) será de 23 a 24ºC durante

su estancia, 52 días.

Para las madres, al igual que para los lechones, no se necesita ningún sistema

adicional de aporte de calor, ya que es suficiente con su propia temperatura corporal

y el correcto funcionamiento de los sistemas aislamiento. La temperatura de cada

habitáculo se regula a través de la graduación de las ventanas y respiraderos.

• Desde el depósito de almacenamiento, el agua se distribuirá a los animales por

medio de canalizaciones de acero galvanizado hasta bebederos automáticos, por lo

que, no se producirá ningún gasto energético en su distribución, ya que funcionan

por medio de caída de presión.

• Las deyecciones caen a través de las rejillas sobre las que pisa el ganado a los

canales de evacuación, dotados con un dispositivo de cierre por sistema de bola

flotante que se ajusta a la tubería y conduce, a su vez, al canal general de evacuación

que se conecta finalmente a la fosa de almacenamiento de purines o pozo ciego,

revestido de hormigón armado y enterrado bajo tierra. De forma que, estos sistemas

5

no necesitan para funcionar ningún aporte energético debido a que se deslizan por

caída de presiones e inclinación.

• Como se ha descrito en el apartado 2, la explotación se encuentra ubicada en una

parcela de 6,5 ha, de las cuales, 5,5 ha están ocupadas por varias cercas y edificios;

dejando libres 1 ha para labranza o para instalar los nuevos sistemas energéticos.

Véase fotografías 1 y 2 y plano del anexo.

6

4 INTRODUCIÓN A LAS ENERGÍAS RENOVABLES

Actualmente, a nivel mundial hay un gran consumo de energía siendo las previsiones de

que vaya en aumento debido al aumento de la demanda a consecuencia del aumento de

la población y de sus necesidades que, cada vez más, requieren un gran aporte de

energía, en especial la eléctrica.

Siendo sus principales fuentes de energía los combustibles fósiles y la nuclear. Sin

embargo, estas fuentes presentan diversos problemas como los contaminantes que

producen en su proceso de trasformación, agotamiento de sus yacimientos, peligrosidad

en los residuos que producen...

Por ello, se hace imprescindible la búsqueda de energías renovables y limpias, siendo

las principales objeto de investigación la hidráulica, la solar, la eólica, y aunque, todavía

es bastante desconocida la geotérmica, aunque, cada vez está ganando más terreno.

4.1 ENERGÍA SOLAR

España es uno de los países más avanzados en el desarrollo de la energía solar debido a

la gran cantidad de horas de sol que posee, las ayudas gubernamentales que se

concedían hace unos años para su instalación y a la regulación de su mercado.

Obteniendo así, unos índices de producción bastante considerables. Por ello, su

utilización va en aumento teniendo múltiples aplicaciones dependiendo del tipo de panel

solar sobre el que incide la radiación.

Los tipos de paneles solares según su aplicación son:

• Térmicos: A través de ellos se obtiene calor. Para ello, se hace pasar un líquido por

tubos colocados bajo una placa receptora sobre la que inciden los rayos solares. Este

líquido una vez calentado es bombeado hasta unos intercambiadores de calor, desde

donde se distribuye a las zonas que se desea calentar. Posteriormente, el líquido se

reconduce a los tubos situados bajo la placa receptora para volverse a calentar

repitiéndose el proceso sucesivamente.

Las temperaturas que se pueden obtener dependen del tipo de panel y sistema que se

utilice; pudiendo variar de 35 a 60ºC en las instalaciones más simples utilizadas

como uso doméstico para calefacción o agua caliente, otro uso es como agua

caliente sanitaria. Los de media temperatura pueden alcanzar hasta los 300ºC, y

finalmente, los de alta temperatura pueden llegar a alcanzar hasta los 2000ºC

mediante la incidencia de los rayos solares en espejos, que estos, a su vez, son

dirigidos a un único punto reflector.

• Fotovoltaicos: Estos paneles se utilizan para la producción de electricidad mediante

la utilización de células compuestas de silicio cristalino o de arseniuro de galio.

7

Su funcionamiento se basa en que algunos fotones provenientes de la radiación

solar, chocan contra la primera superficie del panel, penetrando en él, siendo

absorbidos por materiales semiconductores. De modo que, los electrones son

golpeados por los fotones, liberándose de los átomos en los que originalmente

estaban confinados, permitiéndoles circular por el material produciendo electricidad.

Estos tipos de paneles, a su vez, se pueden clasificar principalmente en 2 grupos según

su composición:

• Silicio cristalino: Se utilizan generalmente en la industria microelectrónica. Son más

baratos que los de arseniuro pero con menor rendimiento.

• Arseniuro de galio: Son creados especialmente para el uso fotovoltaico. Tienen altos

costes pero una gran eficacia de conversión.

4.2 ENERGÍA EÓLICA

Desde la década del 2000, en España la energía eólica ha sufrido un gran aumento de su

producción debido a las condiciones idóneas que posee nuestro país para la instalación

de aerogeneradores y a una legislación que estimula la inversión en este sector.

Colocándose en el tercer puesto en el ranking mundial en cuanto a potencia instalada.

Sin embargo, para su producción es imprescindible no sólo que existan corrientes con

suficiente intensidad para hacer viable la instalación de aerogeneradores sino que dicha

corriente debe estar dentro de unos límites de turbulencias aceptables. Ya que, una

excesiva intensidad de turbulencias puede desestabilizar toda la estructura por lo que es

muy importante hacer un estudio previo de la zona, así como, una vez instalado, se

podrán evitar estos problemas mediante el frenado o la reorientación de la palas para

turbulencias menores.

El funcionamiento de los aerogeneradores se sustenta en el movimiento de las palas

empujadas por las corrientes de aire, que a su vez transmiten su movimiento a una

turbina conectada a un generador que transforma la energía mecánica rotacional en

energía eléctrica.

4.3 ENERGÍA GEOTÉRMICA

Este tipo de fuente de energía no está muy extendido en el sector industrial en España

debido a su bajo gradiente térmico y al desconocimiento de la sociedad sobre su

explotación. Sin embargo, en cuanto a su uso doméstico, empieza a crecer gracias a sus

dos principales ventajas: el bajo coste de producción de calor para calefacción o para el

calentamiento de agua y, a la reutilización del terreno para cultivos con raíces poco

profundas bajo el que va toda la estructura de la instalación geotérmica.

Además, hay que contar con las pocas ayudas estatales para la implantación de dichas

instalaciones y la escasa normativa existente en este campo.

Este sistema se basa en la impulsión de agua, aceite u otros líquidos por medio de

bombas a través de tubos enterrados bajo tierra de forma vertical u horizontal,

8

calentándose y pasando a intercambiadores de calor desde donde se distribuye a las

zonas que se desea calentar, y posteriormente, el agua enfriada vuelve a recorrer todo el

circuito hasta recircular por la zona de calentamiento.

Generalmente, en las zonas geotérmicamente poco activas gracias a los

intercambiadores de calor de las bombas se suele alcanzar una temperatura de entre 20 a

50ºC a unos pocos metros de profundidad dependiendo de las características del terreno.

Esta temperatura es suficiente para su uso doméstico, agrícola y urbano.

9

5 CÁLCULOS PREVIOS A continuación, se muestran los cálculos sobre los consumos de las instalaciones de

propano y electricidad que están actualmente en funcionamiento en la explotación.

Consumos de propano:

Focos

Aporte energético: 1100 - 900 W

Cantidad: 3 salas con 4 focos cada una y otra con 2 focos. En total son 14 focos.

Encendidos las 24 horas del día, pudiendo regular su potencia.

Consumos medios observados de propano

Consumo anual: 3800 kg.

La amortización del depósito y sus instalaciones se calculó en 10 años teniendo en

cuenta que se paga incluido en el precio del propano. Siendo el precio del propano

constante durante todo el año. Según el contrato se mantiene en 1,15

10

Consumo de electricidad

Bombillas

Potencia: 120 W Cantidad: 18

Tiempo de encendido: 2 horas

Bomba de agua

Potencia: 6 kW

Caudal: 10000

Profundidad del sondeo: 130 m con agua a los 16 m. El tiempo de encendido

se estima en 2 horas diarias.

Grupo electrógeno

Potencias: 30 Kvas y 24 kW

Consumo: 3

Tiempo de encendido: 2 horas

11

Se ha estimado que el grupo electrógeno funciona diariamente dos horas de media, ya

que cada día se enciende dos horas la iluminación y a la vez se activa la bomba del

agua. Además, se utiliza de forma simultánea otro tipo de maquinaria como los taladros,

la radial, la máquina de limpieza-desinfección... Por ello, la potencia del motor es muy

superior a las potencias totales de las bombillas y la bomba.

Consumos finales caloríficos y eléctricos

Consumos caloríficos

Donde

Pot: Potencia máxima de funcionamiento de cada foco de calor. Estimada en 1100 W

Donde

Pot: Potencia media anual de cada foco. Estimada en 1000 W

d: Días al año de funcionamiento de los focos

Consumo eléctrico

Consumo máximo por hora de 2000 W

Donde

Pot: Potencia consumida en una hora. Expresada en vatios

12

T: Tiempo de funcionamiento diario. Estimado en dos horas.

d: Días de funcionamiento al año del grupo electrógeno

13

6 IMPACTO AMBIENTAL

Las instalaciones disponen de una fosa de purines hacia donde son conducidas todas las

aguas residuales y deyecciones de la explotación. Su capacidad de almacenamiento es

más que suficiente para las necesidades del ganado. Estos purines, así como los residuos

sólidos, que se eliminan periódicamente de las independencias, son aprovechados como

abono orgánico en la explotación agrícola del propietario o para las parcelas colindantes

utilizadas para cultivo.

Otras medidas tomadas son la instalación de tela mosquitera plastificada en las

ventanas, el cerramiento perimetral de la explotación con malla galvanizada sobre un

pie de ladrillo o con mallazo forjado con doble bloque para evitar la entrada de fauna

autóctona.

Aislamiento del depósito de gasoil y su colocación sobre arenas absorbentes para evitar

la expansión del gasoil en caso de derrame. Así como, el aislamiento del depósito de

propano y su colocación sobre un pie de hormigón de medio metro de altura y situado

en una zona con pendiente.

Otro posible impacto ambiental de carácter visual será el causado por las nuevas

instalaciones que se desean implantar, ya sean las placas solares o los aerogeneradores,

ya que irán situados sobre la superficie que actualmente está como terreno cultivable. El

impacto visual causado por las instalaciones geotérmicas es inexistente porque van

enterradas pudiendo aprovecharse dicho terreno para el cultivo de cereales propios de la

zona.

En dichos sistemas se llevarían a cabo continuas labores de engrase, sin embargo, los

lubricantes utilizados no cobran gran importancia en cuanto a su contaminación sobre el

medio ambiente, ya que es poco probable que entren en contacto con el medio.

También cabe mencionar sobre el sistema de geotermia el líquido utilizado en la

conducción en el interior de los tubos. Sin embargo, es poco probable que puedan

producir un riesgo sobre el medio ambiente, ya que los tubos cuentan con gran

resistencia a la rotura por torsión y a la alta presión. Cuyas variaciones no son

significativas al estar enterrados. Aunque, también existe la posibilidad de utilizar el

agua propia de la explotación como líquido térmico.

14

7 BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS

Apuntes y diapositivas de energías alternativas de tercer curso de Ingeniería

Técnica de Minas

Guía técnica de bombas de calor geotérmicas. Comunidad de Madrid

Guía técnica de sondeos geotérmicos superficiales. Comunidad de Madrid

Programa Google Earth.

Utilizado para la obtención de las coordenadas y orientación del terreno.

Programa Homer Energy

Consulta sobre las especificaciones de los tipos de aerogeneradores, placas

fotovoltaicas y baterías.

www.aena-aeropuertos.es/csee/Satellite/Aeropuerto-Salamanca/es

Consulta sobre las escalas de valores para el viento.

www.eren.jcyl.es

Consulta sobre las ayudas gubernamentales a cada tipo de recurso.

www.lexureditorial.com/boe

Consulta sobre normativa general de cada tipo de instalación.

www.mik-online.de

Consulta sobre la instrumentación geotérmica.

www.re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps/radday.php?lang=en&map=europe

Utilizado para la obtención de los datos de la energía solar en el terreno.

www.sigpac.es

Utilizado para la obtención de las fotografías del terreno.

www.solar-kit.com

Consulta sobre especificaciones sobre la instrumentación del sistema solar.

www.windfinder.com/windstats/windstatistic_map_iberia.htm

Utilizado para la obtención de los datos de la energía eólica en el terreno.

www.worldenergy.org

Consulta de precios.

http://www.aena-aeropuertos.es/csee/Satellite/Aeropuerto-Salamanca/es

http://www.eren.jcyl.es/

http://www.lexureditorial.com/boe

http://www.mik-online.de/

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps/radday.php?lang=en&map=europe

http://www.solar-kit.com/

http://www.windfinder.com/windstats/windstatistic_map_iberia.htm

http://www.worldenergy.org/



GANADERA

DOCUMENTO Nº 2: ESTUDIO ECONÓMICO

15

1 CÁLCULOS

Los cálculos que se llevan a cabo son todas las operaciones necesarias para saber la

cantidad de materiales y aparatos que se necesitan teniendo en cuenta los requerimientos

eléctricos y caloríficos obtenidos en el apartado 5 de la memoria, y los consumos de energía

en función de las características de cada uno de los materiales y aparatos, anteriormente

mencionados.

1.1 ENERGÍA SOLAR A continuación, se muestran y explican las fórmulas utilizadas y sus parámetros para

obtener como resultado final la irradiancia solar diaria y la radiación solar incidente en cada

mes para calcular el número de placas fotovoltaicas necesarias y sus baterías

correspondientes. (Tabla 1).

Donde

Γ: Ángulo diario. Expresado en radianes.

d: Número días transcurridos desde el 1 de enero

Donde

ε: Es el factor de corrección de excentricidad según la fórmula de Duffie y Beckman

Donde

δ : Declinación dada por la aproximación de Cooper, siendo en invierno negativa y en

verano positiva. Expresada en radianes.

16

Donde

ET: Ecuación del tiempo, de Spencer. Expresada en radianes

Donde ω (o): Ángulo horario. Expresado en radianes

TO: Hora oficial del lugar, tomada como referencia las 12 de la mañana

AO: Adelanto horario, siendo en invierno de 1 y en verano de 2

LL: Longitud del lugar, siendo 5º 24' 50'' oeste. Para el este se considerará positiva y para el

oeste negativa

LH: Longitud del huso horario de referencia, Meridiano de Greenwich, por lo que se

considerará 0.

Donde

cosω(zs): Es el coseno del ángulo cenital. Expresado en radianes

ϕ : Es la latitud del lugar, siendo 40º 51' 48'' norte. Se expresara en la ecuación en radianes

Donde

B: Irradiancia solar extraterrestre. Se sitúa entre el intervalo (1363-1371), según la

aproximación de Hickey y Crommelynck. Por lo que, se tomará el valor de 1367

B(o): Irradiancia en una superficie horizontal. Expresada en vatios por cada metro

cuadrado.

17

Donde

ω (s): Ángulo de salida del sol, siendo la salida negativa y la puesta positiva. Expresada en

radianes

Donde

Bod(o): Irradiación extraterrestre diaria. Expresada en vatios por hora en cada metro

cuadrado

Donde

ω(i): Ángulo de incidencia. Expresado en radianes.

β : Ángulo de inclinación del panel con respecto a la horizontal. Se ha considerado 31º,

equivalentes a 0,54 rad. Expresado en radianes

Donde Boh(α,β): Irradiancia horaria en una superficie con una orientación α y una inclinación β.

Expresada en vatios por hora en cada metro cuadrado

α : Ángulo de orientación del panel con respecto al sur. Se ha considerado 0º.

Donde

ω '(s): Ángulo de salida del sol. Se elige el menor valor del intervalo. Expresado en

radianes.

18

Donde

Bod(α, β): Irradiancia diaria en una superficie con una orientación α y una inclinación β.

Expresada en vatios por metro cuadrado

19

Tabla 1: Parámetros para la obtención de la irradiancia diaria

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

d 15 46 74 105 135 166 196 227 258 288 319 349

Γ 0,24 0,77 1,26 1,79 2,31 2,84 3,36 3,89 4,42 4,94 5,47 5,99

ε 1,03 1,02 1,01 0,99 0,98 0,97 0,97 0,98 0,99 1,01 1,02 1,03

δ -0,37 -0,23 -0,05 0,16 0,33 0,41 0,38 0,24 0,04 -0,17 -0,33 -0,41

ET -0,14 -0,24 -0,16 0 0,07 0 -0,1 -0,08 0,08 0,24 0,25 0,08

TO 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12

AO 1 1 1 2 2 2 2 2 2 1 1 1

LL 5,41 5,41 5,41 5,41 5,41 5,41 5,41 5,41 5,41 5,41 5,41 5,41

LH 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ω(o) -0,39 -0,42 -0,4 -0,62 -0,6 -0,62 -0,64 -0,64 -0,6 -0,29 -0,29 -0,33

ϕ 0,71 0,71 0,71 0,71 0,71 0,71 0,71 0,71 0,71 0,71 0,71 0,71

α 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

β 0,54 0,54 0,54 0,54 0,54 0,54 0,54 0,54 0,54 0,54 0,54 0,54

cos(s) 0,79 0,84 0,9 0,82 0,82 0,81 0,8 0,81 0,82 0,9 0,84 0,79

cos(zs) 0,41 0,52 0,66 0,71 0,8 0,82 0,8 0,74 0,65 0,6 0,47 0,4

ω(s) 1,23 1,37 1,53 1,71 1,9 2 1,92 1,78 1,6 1,42 1,27 1,19

ω(i) 1,5 1,53 1,56 1,6 1,63 1,65 1,64 1,61 1,58 1,54 1,51 1,5

ω' (s) 1,23 1,37 1,53 1,6 1,63 1,65 1,64 1,61 1,58 1,42 1,27 1,19

Bo (o) 583,3 730,36 916,6 969,44 1070,74 1092,02 1062,35 994,59 880,63 833,28 657,38 559,6

Boh (o) 1108,31 1170,38 1240,26 1111,76 1101,71 1065,78 1053,43 1079,12 1111,49 1241,96 1168,76 1109,42

Bod (o) 4012,68 5505,68 7439,35 9553,43 11006,71 11630,46 11339,2 10153,2 8237,82 6129,77 4379,28 3623,74

Bod (α,

β) 8494,58 9455,34 10230,73 10532,17 10421,99 10251,78 10283,26 10416,66 10297,48 9687,24 8725,6 8626,43

E Cons 417600 417600 384000 384000 384000 350400 350400 350400 384000 384000 384000 417600

20

Cálculo del número de paneles

Donde

Bod(α, β): Irradiancia para una inclinación β y una orientación α. Expresada en vatios por

metro cuadrado. Se escoge el peor caso posible, para ello se comparan los valores de

Bod(α, β) con la energía consumida al mes que corresponde dicho valor de la tabla 1.

E cons: Potencia consumida diaria. Expresada en vatios

η: Rendimiento de los paneles. Se estima un valor standard del 15%

S: Superficie de paneles solares necesaria. Expresada en metros cuadrados

Donde

N: Número de paneles

s: Superficie de cada panel. Expresada en metros cuadrados. Corresponde a 1,632

Cálculo del número de baterías

Donde

It: Intensidad de las baterías. Expresada en amperios

E cons. Hora: Energía máxima diaria consumida en una hora. Expresada en vatios por hora

U: Tensión de las baterías. Expresada en voltios. Se ha tomado 24 V, que es la tensión a la

que trabajan la mayoría de las baterías utilizadas en este tipo de instalaciones.

21

Donde

C: Capacidad de la batería. Expresada en amperios por día

da: Días de autonomía

Pf: Profundidad de la batería

Donde

N: Número de baterías

I: Intensidad de cada batería. Expresada en amperios. Se escoge una batería cualquiera de

250 A


A continuación, se muestran y explican las fórmulas utilizadas y sus parámetros para

obtener como resultado final la potencia eólica para calcular el número de aerogeneradores

necesarios. (Tablas 2 y 3).

Tabla 2: Distribución de la relación velocidad-probabilidad mensual

FUENTE: Instituto Nacional de Estadística

Enero Feb Marzo Abril Mayo Junio Julio Agost Sep Oct Nov Dic

Prob(%) 11 11 14 11 9 6 4 4 4 6 9 9 V 4,63 4,63 5,14 4,63 4,11 3,6 3,08 3,08 3,08 3,6 4,11 4,11

22

Figura 1: Distribución de la potencia eólica en el emplazamiento

FUENTE: Aeropuerto de Matacán (Salamanca)

Donde

Prob: Es la probabilidad de darse una determinada velocidad. Expresada en porcentaje

Donde

v: Velocidad del viento en esa zona. Expresada en metros por segundo

Tabla 3: Cálculo de los parámetros necesarios para la obtención de las constantes eólicas por intervalos

Interv. de v 0-3,08 3,08-3,6 3,6-4,11 4,11-4,63 4,63-5,14 5,14-

v 3,08 3,6 4,11 4,63 5,14 ----

Prob. de v 0,12 0,12 0,27 0,33 0,14 0,02

x 1,13 1,28 1,41 1,53 1,64 ----

Prob acum 0,12 0,24 0,51 0,84 0,98 1

y -2,06 -1,29 -0,34 0,61 1,36 ----

x × y -2,31 -1,66 -0,48 0,93 2,23 ----

x × x 1,27 1,64 1,99 2,35 2,68 ----

23

A continuación, se calcula las constantes de la distribución de Weibul. Serán iguales para

todos los aerogeneradores.

Se resuelve el sistema para obtener las constantes. Obteniéndose k = 7,051 y b = -10,2

Donde

a: Factor de forma k

b: Constante del viento

n: Número de intervalos de las velocidades tomadas. Son 5.

Donde

C: Factor de escala a 50 m. Expresada en metros por segundo

Cálculo del número de aerogeneradores

Los siguientes cálculos que se llevan a cabo para el cálculo del potencial eólico en el

emplazamiento para aerogeneradores de 1,8 kW. Se ha elegido estos aerogeneradores

calculando los que son más baratos de instalar partiendo del número de ellos necesarios.

Donde

C': Factor de escala. Expresado en metros por segundo

Z: Altura de toma de medidas. Corresponde a 50 m

24

Z': Altura de los aerogeneradores. Este tipo de aerogeneradores están diseñados para una

altura de 8,5 m

α: Factor de rugosidad. Estimado en 0,6

Donde

ῡ : Velocidad cúbica. Expresada en metros por segundo.

Γ : Es la función gamma obtenida en la tabla 1 del anexo. Valor aproximado

Donde

Pot. Gen: Potencia generada en el emplazamiento. Expresada en vatios por área de barrido

de las palas

ρ: Densidad del aire. Expresada en kilogramos por metro cúbico.

Donde

A: Área de barrido del aerogenerador. Expresada en metros cuadrados

R: Radio de las palas del aerogenerador. Expresada en metros

25

Tabla 4: Parámetros para la obtención del potencial eólico en el emplazamiento por cada aerogenerador

según su potencia.

Pot. Aerogen. 1000 1800 3000 10000 20000

Z’ 6,5 8,5 11 14 18

D 2,9 3,7 4,8 7 10

α 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6

C’ 14,45 12,3 10,54 9,12 7,84

Z 50 50 50 50 50

Γ 0,94 0,94 0,94 0,94 0,94

U 13,53 11,52 9,87 8,54 7,34

A 6,61 10,75 18,1 38,48 78,54

Pot. Generada 1517,66 936,41 588,73 381,41 242,62

En las tablas siguientes se muestran los valores de los intervalos de las velocidades en

relación con la potencia para cada tipo de aerogenerador, obtenidos de la tabla 4. Estos

datos son necesarios para calcular la potencia final para obtener el número de

aerogeneradores de cada tipo.

Donde

Prob: es la probabilidad para un intervalo de velocidad de la curva del aerogenerador

v. mín: Velocidad mínima de cada intervalo de la gráfica potencia-velocidad. Expresada en

metros por segundo.

v. máx: Velocidad máxima de cada intervalo de la gráfica potencia-velocidad. Expresada en

metros por segundo.

Donde

Pot. Final: Potencia final en cada intervalo de velocidad. Expresada en vatios

Pot. Int: Potencia tomada por intervalos de la curva potencia-velocidad. Expresada en

vatios

26

Tabla 5: Distribución de las potencias para aerogeneradores de 1 kW en relación con sus velocidades

FUENTE: Programa Homer Energy

Pot. intervalo 0 30 500 950 1000

Intervalo de v 0-3 3-6 6-12 12-14 14-15

v. min 0 3 6 12 14

v. máx. 3 6 12 14 15

Probabilidad 0 0,006 0,899 0,001 0

Pot. final 0 0,18 449,54 0,03 0

Figura 2: Gráfico de relación potencia-velocidad del aerogenerador de 1000 W FUENTE: Programa Homer Energy

Donde

Et: Energía total de todos los intervalos. Expresada en vatios por hora

Donde

N: Número de aerogeneradores

E cons: Energía consumida al año por las instalaciones. Expresada en vatios por hora al día.

27

Tabla 6: Distribución de las potencias para aerogeneradores de 1,8 kW en relación con sus velocidades FUENTE: Programa Homer Energy

Pot. intervalo 0 150 950 1750 1800

Intervalo de v 0-3 3-5 5-10 10-11 11-17

v. min 0 3 5 10 11

v. máx. 3 5 10 11 17

Probabilidad 0 0,002 0,205 0,158 0,635

Pot. final 0 0,255 195,059 276,619 1142,644




Pot. intervalo 0 80 1600 2900 3000

Intervalo de v 0-3 3-6 6-12 12-14 14-15

v. min 0 3 6 12 14

v. máx. 3 6 12 14 15

Probabilidad 0 0,019 0,899 0,082 0,001

Pot. final 0 1,481 1438,518 236,811 1,804

28




Pot. intervalo 0 300 5000 9800 10000

Intervalo de v 0-3 3-6 6-12 12-14 14-15

v. min 0 3 6 12 14

v. máx. 3 6 12 14 15

Probabilidad 0 0,051 0,948 0,001 0

Pot. final 0 15,154 4740,561 9,597 0

29




Pot. intervalo 0 600 10300 19500 20000

Intervalo de v 0-3 3-6 6-12 12-14 14-15

v. min 0 3 6 12 14

v. máx. 3 6 12 14 15

Probabilidad 0,001 0,139 0,86 0 0

Pot. final 0 83,561 8853,79 0 0

30


Cálculo del número de baterías

Donde

It: intensidad total de las baterías. Expresada en amperios.

E. cons: Energía máxima diaria consumida en una hora. Expresada en vatios por hora al

día.

U: Tensión de la batería. Expresada en voltios. Se ha utilizado 24 V, ya que es la tensión de

las baterías utilizadas en estas instalaciones. Tensión estándar.

31

Donde

C: Capacidad de las baterías. Expresada en amperios por día.

da: Días de autonomía de la batería. Se toma un valor medio de 3 días.

Pf: Profundidad de la batería. Se toma un valor estándar del 80%

Donde


I: Intensidad de cada batería. Expresada en amperios. Se escoge una batería cualquiera de

250 A


En este apartado, partiendo de los resultados obtenidos del Instituto Nacional de Estadística

correspondientes al mismo tipo de suelo y climatología de la zona se obtienen las

temperaturas y resistencias térmicas del suelo, para poder hallar la cantidad de tubos,

baterías y especificaciones de la bomba.

Cálculo de la longitud de los tubos

Donde

Tms: Temperatura mínima del suelo. Expresada en grados centígrados.

Tma: Temperatura media anual en Garcihernández. Expresada en grados centígrados.

T'ms: Temperatura mínima del suelo para suelo arcilloso y seco a una profundidad de 8

metros, teniendo en cuenta los parámetros generales de la zona. Expresada en grados

centígrados.

32

Donde

Cargas del edificio: Días al año de horas punta. Se estiman en 180 días

Nn: Número de horas que se estiman de carga punta, siendo 4 horas

Carga de punta: Días al año de encendido de calefacción

Nm: Número de horas de encendido de calefacción. Se estiman 24 horas durante 365 días al

año

FCP: Factor de carga parcial del edificio

Donde

L: Longitud de los tubos. Expresada en metros.

E cons: Energía máxima consumida. Expresada en vatios por hora al día

COP: Coeficiente de eficiencia energética de la bomba de calor

Rt: Resistencia térmica de los tubos. Expresada en metros cuadrados por grado centígrado

por cada kilovatio.

R: Resistencia térmica del suelo. Expresada en metros cuadrados por grado centígrado por

cada kilovatio. Considerando un valor estimado para un suelo normal y con un

intercambiador con un tubo

Tme: Temperatura mínima de entrada del fluido. Expresada en grados centígrados.

Donde

Tsc: Temperatura de salida de la calefacción. Expresada en grados centígrados.

Corresponde al valor de Tms

33

Tas: Temperatura del agua subterránea. Expresada en grados centígrados.

Donde

q: Caudal de agua para la calefacción. Expresada en litros por segundo.

Cálculo del número de bombas

Donde

In: Intensidad necesaria. Expresada en amperios

E cons: Energía máxima consumida en una hora diaria. Expresada en vatios por hora al día.

U: Tensión de la bomba. Expresada en voltios. Se ha utilizado 230 V, que es el voltaje que

se utilizan la mayoría de las bombas de este tipo de instalaciones.

Donde

Eb: energía consumida por la bomba. Expresada en vatios por hora.

Donde

N: Número de bombas necesarias

Ib: Intensidad de la bomba elegida. Expresada en amperios.

34

Cálculo del número de baterías necesarias para la bomba

Donde

In: Intensidad necesaria para las bombas. Expresada en amperios.

E cons: Energía máxima consumida por las instalaciones en una hora al día. Expresada en

vatios por hora al día.

U: Tensión de la bomba. Expresada en voltios. Se ha tomado de valor 24 V, que

corresponde al voltaje de la mayoría de las bombas utilizadas en estas instalaciones.

Donde

C: Capacidad de la batería. Expresada en amperios por día.

da: Días de autonomía de la batería. Se ha estimado en un día, ya que la temperatura del

terreno a 8 m de profundidad no tiene variaciones significativas a lo largo del año.

Pf: Profundidad de descarga de la batería

Donde


Ib: Intensidad de la batería según especificaciones del fabricante. Expresada en amperios

Cálculo del número de aerogeneradores

Debido a que la energía geotérmica solo puede producir calor, para los sistemas eléctricos

utilizaremos energía eólica, ya que según el apartado de cálculos económicos, muestra que

saldrá más barata que la solar sin importar la dimensiones de las instalaciones requeridas,

porque dependen directamente de las limitaciones energéticas del terreno.

35

Los cálculos se harán para aerogeneradores de 1800 W. Ya que son los que menores costes

producen.

Las constantes tomadas para los cálculos son las mismas que se han obtenido en el punto

1.3

Donde


Eb: Energía consumida por la bomba corresponde a 3850 vatios por hora. Expresada en

vatios por año.

En: Energía necesaria para alimentar las instalaciones eléctricas en un año. Expresada en

vatios por hora anuales.

Ea: Energía que producen los aerogeneradores. Expresada en vatios por hora.

Cálculo de las baterías necesarias para los aerogeneradores

Donde

In: Intensidad necesaria para las bombas. Expresada en amperios

U: Tensión de la bomba. Expresada en voltios. Se ha tomado 24 V, que es la tensión que

utilizan la mayoría de las bombas utilizadas en estas instalaciones.

Donde

C: Capacidad de las baterías. Expresada en amperios por hora

da: Días de autonomía de la bomba. Se han estimado 3 días

36

Pf: Profundidad de descarga de la bomba. Se estima en el 80 %. Basándose en las

características generales de una bomba tipo.

Donde


37

2 PRESUPUESTO

Cálculo del precio de los nuevos materiales y aparatos necesarios para la implantación de

cada sistema y los costes finales de los consumos.

2.1 ENERGÍA SOLAR

Precio total de los paneles fotovoltaicos

Donde

Pt: Precio total de los paneles

N: Número de paneles

P: Precio de cada panel

Precio total baterías

Donde


P: Precio por unidad de las baterías

Precio total del montaje de los paneles y las baterías con accesorios incluidos

38

Coste total

No existen subvenciones estatales


Precio total de los aerogeneradores

Tabla 10: Precio total de los aerogeneradores de cada tipo según su potencia.

Pot. Aerogen 1000 kW 1800 kW 3000 kW 10000 kW 20000 kW

Cantidad 36 10 10 4 2 Precio unidad 3921 5895 11145 24252 41568

Precio total 141156 58950 111450 97008 83136

Se elegirán 10 aerogeneradores de 1800 kW.

Donde


P: Precio de cada aerogenerador en euros.

Precio total de las baterías

39

Donde


P: Precio por unidad de baterías

Precio total de montaje de los aerogeneradores y las baterías con accesorios

incluidos

Donde


P: Precio de montaje con accesorios y transporte hasta 200 km. Estimado en 3100 EUR

para los aerogeneradores y 20 EUR para las baterías

Coste total

Coste final se estima aplicando la ayuda de la Junta de Castilla y León de un 30% para este

tipo de explotaciones, teniendo en cuenta un coste de la instalación inferior a 99000 EUR

del precio total de los aerogeneradores.

Fuente: Ministerio de Medio Ambiente, Marino y Rural.

40


Precio total tubos

Donde

P: Precio de los tubos por metro de longitud.

Precio total de la excavación

Cálculo del volumen de la zanja

Donde

V: Volumen de la zanja excavada. Expresado en metros cúbicos.

Donde

P: Precio por metro cúbico de extracción de material del terreno

Cálculo del material de relleno

Donde

P: Precio del material de relleno por metro cúbico

41

Precio total excavación

La retirada de residuos es despreciable porque se utiliza parte de ellos para el relleno de la

zanja y el resto se puede esparcir por la parcela.

Precio total de la bomba

Precio total de las baterías en el sistema geotérmico

Precio total del montaje de los tubos, la bomba y las baterías con accesorios

incluidos

Donde

Ptu: Precio de los accesorios y montaje de los tubos estimado para cada metro de longitud

Pbo: Precio montaje de la bomba

Pb: Precio de montaje y accesorios por unidad de las baterías

Precio total de los aerogeneradores

42

Precio total de las baterías en el sistema de aerogeneradores

Precio total del montaje de los aerogeneradores y las baterías con accesorios

incluidos

Coste total

Coste final se estima aplicando la ayuda de la Junta de Castilla y León para instalaciones de

aerogeneradores de un 30% para este tipo de explotaciones, teniendo en cuenta un coste de

la instalación inferior a 99000 EUR de precio total de aerogeneradores.

La ayuda de la Junta de Castilla y León para instalaciones geotérmicas corresponde a

850

, hasta un máximo de 5000 EUR.

Fuente: Ministerio de Medio Ambiente, Marino y Rural.

Subvención parte geotérmica

Donde

Pot: Potencia de la bomba. Corresponde de 18000 W

P: Valor de la ayuda estatal expresada en euros por kilovatio

Se considerará de subvención 5000 EUR, ya que es la ayuda estatal máxima estipulada para

instalaciones de autónomos y Pymes.

43

Subvención parte eólica

Donde

desc: Subvención estatal del 30%

44

3 CONCLUSIONES

A continuación, se hará una breve discusión sobre los sistemas desarrollados en los puntos

anteriores teniendo en cuenta sus costes totales.

Partiendo de los cálculos obtenidos en el apartado 2 de presupuestos, obtenemos los

siguientes resultados.

Costes de sistemas solares: 129680,4 EUR

Costes de sistemas eólicos: 65209,86 EUR

Costes de sistemas geotérmicos: 52139,9 EUR

Por lo tanto, los sistemas más económicos en caso de implantación serán los geotérmicos.

Teniendo en cuenta que para el aporte energético de calor se utilizará la energía geotérmica

del terreno. Y para la alimentación de la bomba de calor y del resto de los aparatos

eléctricos propios de la explotación, se utilizará la energía eólica obtenida del potencial

eólico de la zona.

Otra ventaja en cuanto a beneficio económico que tienen los sistemas geotérmicos es, que

la superficie que ocupan los tubos enterrados, puede utilizarse para el cultivo de cereales

típicos de la zona, sin necesidad de quedar desaprovechado el terreno ocupado como

pasaría en los otros sistemas.



GANADERA

DOCUMENTO Nº 3: PLIEGO DE PRESCRIPCIONES

TÉCNICAS

43

1 ENERGÍA SOLAR

Este apartado consta, a su vez de otros tres subapartados en los que se muestran las

especificaciones de los paneles fotovoltaicos y las baterías sobre las que se basan los

cálculos del subapartado 2.1 del presupuesto.

1.1 PANELES FOTOVOLTAICOS

Rendimiento: 15%

Superficie de cada panel: 1,632 m

Tolerancia: +/- 5

Potencia pico: 130 Wp

Voltaje circuito abierto: 21,6 V

Voltaje a potencia máxima: 17,2 V

Corriente en corto: 8,02 A

Corriente nominal: 7,56 A

1.2 BATERÍAS

Tensión nominal: 24 V

Profundidad de descarga: 80%

Intensidad nominal: 250 V

44

2 ENERGÍA EÓLICA

Este apartado consta, a su vez de otros dos subapartados en los que se muestran las

especificaciones de los aerogeneradores y baterías sobre las que se basan los cálculos

del subapartado 2.2 del presupuesto.

2.1 AEROGENERADORES

Especificaciones detalladas en las gráficas correspondientes a cada tipo de

aerogenerador clasificados según su potencia. Apartado II, subapartado 1.

2.2 BATERÍAS



Intensidad nominal: 250 A

45

3 ENERGÍA GEOTÉRMICA

Este apartado constará, a su vez de otros tres subapartados en los que se muestran las

especificaciones de las tuberías, bomba de calor y baterías sobre las que se basan los

cálculos de subapartado 2.3 del presupuesto.

3.1 TUBERÍAS

Tubería de polietileno con revestimiento

Diámetro: 12 cm

Presión máxima: 4 bar

3.2 BOMBA DE CALOR

Potencia: 18000 W

Voltaje: 230 V

Intensidad: 68 A

Caudal: 0,45

Temperatura máxima de salida: 60 ºC

Coeficiente de eficiencia energética: 4

3.3 BATERÍAS



Intensidad nominal: 160 A



GANADERA

DOCUMENTO Nº 4: ANEXOS

46

1 TABLA DE LA FUNCIÓN GAMMA

47

2 FOTOGRAFIAS DEL TERRENO

Fotografía 1: Distribución detallada de las instalaciones en el terreno.

FUENTE: SigPac

48

Fotografía 2: Extensión del terreno. Volumen de ocupación.

FUENTE: SigPag



GANADERA

DOCUMENTO Nº 5: PLANOS

49

1 PLANO DE LOS SISTEMAS DE CONDUCCIÓN DE FLUIDOS Y

ELECTRICIDAD

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