RIEGOS 36 del alto aragรณn
Comunidad general de riegos del Alto Aragรณn, diciembre 2018
RIEGOS 36 del alto aragón
Comunidad general de riegos del Alto Aragón, diciembre 2018
Durante los años 2016 a 2018, Riegos del Alto Aragón hemos participado, y en muchos casos coordinado proyectos de cooperación incluidos dentro la medida Cooperación entre agentes del sector agroalimentario, incluidos en el PDR 2014-2021 del Gobierno de Aragón, con financiación FEADER y Gobierno de Aragón. Una medida que rápidamente se ha convertido en una forma de hacer dentro del sector y que en Riegos del Alto Aragón nos ha ayudado a ser protagonistas del proceso de innovación. Una forma de hacer y de trabajar, la cooperación, que no nos es ajena pero que, con el respaldo de la ayuda pública se hace más llevadera. Ya desde hace 20 años, Riegos del Alto Aragón hemos trabajado en innovación a través de nuestro cada vez mayor protagonismo en el programa informático Ador, del que recientemente hemos firmado una declaración de intenciones con el CSIC y Gobierno de Aragón, y del cual la Comunidad General dispone del 50% de la propiedad intelectual. En el presente boletín queremos divulgar los resultado más significativos de estos proyectos de cooperación, en los que todavía queda un interesante andadura.
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SUMARIO 3
Integración en ADOR 2.0 de un sistema de gestión energética en tiempo real de las Comunidades de Regantes de Riegos del Alto Aragón
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Control del mejillón cebra en redes presurizadas de riego
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Opciones para la gestión de embalses afectados por el mejillón cebra. Aplicación al caso de los embalses de la Sotonera y el Torrollón (Huesca)
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Valoración de la eficacia de varias medidas para el control de mejillón cebra
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Modelización y propuesta normativa para mejorar acotar la problemática de la contaminación por nitratos y fósforo
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Modelización como herramienta para perfeccionar el manejo del riego y la fertilización
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Modelo de gestión integral de recursos hídricos en comunidades de regantes (INTEGRA2)
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El sector eléctrico en España: retos y aproximación a su modelización en economía
Boletín Informativo: Riegos del Alto Aragón nº 36. Diciembre 2018. Edita: Riegos del Alto Aragón. Avda. Ramón y Cajal nº 96. Tel. 974226968 E-mail: comunicacion@riegosaltoaragon.es Director: César Trillo Guardia. Coordinación: Yolanda Gimeno Cuenca. Consejo de Redacción: Yolanda Gimeno Cuenca, Julio Abad Piracés, María Teresa Gracia Gil, Adela Hernández Lagua, Santiago Muñoz Fernández, Loreto Monaj Sipán, Jorge Llés Baruquer Depósito Legal: HU-14-2014
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Grupo de Cooperación Gestión de la Energía en Comunidades de Regantes
Integración en ADOR 2.0 de un sistema de gestión energética en tiempo real de las Comunidades de Regantes de Riegos del Alto Aragón José María Yusta Loyo1
Introducción al proyecto Entre 2016 y 2018 se ha desarrollado un novedoso proyecto de I+D+i denominado “Integración en ADOR 2.0 de un Sistema de Gestión Energética en tiempo real de las Comunidades de Regantes de Riegos del Alto Aragón”. Se ha ejecutado en el ámbito geográfico de las comunidades de regantes del sistema de Riegos del Alto Aragón, y se ha integrado a todas estaciones de bombeo de agua de las comunidades (40).
El proyecto tiene como finalidad el ahorro de costes energéticos mediante la implantación de un sistema de monitorización en tiempo real de los contadores eléctricos de todas las estaciones de bombeo de las comunidades de regantes pertenecientes a la Comunidad General de Riegos del Alto Aragón, su integración en la aplicación de gestión del agua ADOR 2.0, y el desarrollo de procedimientos de gestión energética para las comunidades de regantes. Mediante la implantación y explotación de un sistema de monitorización independiente de los contadores eléctricos de las comunidades de regantes se ha obtenido una mejora muy sustancial de la información del consumo de energía efectuado, que ya permite intervenir en tiempo real sobre la programación de las estaciones de bombeo y disponer de datos completos para todos los procesos de revisión de facturas eléctricas, ajuste de parámetros de contratación y compra colectiva de energía.
El problema del coste energético en el regadío español El sistema de Riegos del Alto Aragón (RAA) consume anualmente más de 50 millones de kilovatios-hora de energía eléctrica en 40 estaciones de bombeo de agua. En el sistema de RAA y en gran parte de los regadíos españoles, las inversiones para su modernización se realizaron teniendo en cuenta en los estudios previos de rentabilidad económica un coste del suministro eléctrico para el bombeo de agua que a día de hoy se ha incrementado muy notablemente. Hasta 2008, las tarifas especiales de riego agrícola garantizaban unos precios regulados por parte del gobierno para el suministro de energía a las instalaciones de bombeo de las comunidades de regantes, pero desde esta fecha las comunidades tienen que contratar la electricidad en el mercado liberalizado a precios muy superiores, lo que pone en serio riesgo de supervivencia muchas de las instalaciones modernizadas, al tener que hacer frente a precios de la electricidad caros y además volátiles e inciertos a lo largo de los meses del año. Frente a un precio medio de 7,7 céntimos de euro por kWh en 2007, las comunidades de regantes tuvieron que hacer frente a precios superiores a 15 céntimos de euro por kWh en 2014, IVA incluido. Las acciones emprendidas por la Comunidad General de Riegos del Alto Aragón han permitido reducir el
1 Ingeniero Industrial, Profesor Titular de la Universidad de Zaragoza www.unizar.es/jmyusta
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precio medio hasta 10,4 céntimos de euro por kWh, a costa de aumentar la complejidad de la gestión de la contratación de potencias eléctricas y de aprovechar al máximo las oportunidades del mercado eléctrico liberalizado. Sin embargo, la coyuntura actual de incremento imparable de los precios del mercado eléctrico ya está repercutiendo, de nuevo, en importantes aumentos del coste la electricidad, con perspectiva de mantenerse en niveles insostenibles durante los próximos años.
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Trabajos desarrollados en el proyecto Gracias al trabajo desarrollado por los servicios técnicos de la Comunidad General, al apoyo técnico del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Zaragoza y a la aportación del Plan de Desarrollo Rural del Gobierno de Aragón, entre 2016 y 2018 se ha completado con éxito la implantación de un sistema de monitorización continua y vigilancia energética para la reducción de costes en las comunidades de regantes del sistema: • Mediante acuerdo con la empresa de distribución eléctrica, se han sustituido los contadores eléctricos de las estaciones de bombeo por nuevos equipos de medida con posibilidad de conectar dos módems independientes, uno para el acceso de la empresa distribuidora a la lectura del contador, y otro propiedad de las comunidades de regantes para el acceso independiente, hora a hora, a los datos del mismo contador. • Se ha realizado la implementación de una aplicación online de lectura remota horaria de contadores y gestión automática de datos de consumo de energía registrados. Toda la información registrada se almacena en nube para su disponibilidad inmediata desde cualquier lugar. • El administrador del sistema ha configurado alarmas para detectar en tiempo real consumos de energía en periodos de bombeo no programados, consumos de energía reactiva que supongan penalización económica, y especialmente posibles excesos de potencia no previstos enviando una comunicación automática cuando la potencia cuartohoraria registrada alcanza unos valores de consigna preprogramados, por debajo de los
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valores de potencia máxima prevista en cada periodo tarifario. Se dispone de datos completos e independientes para revisar la correcta facturación mensual de electricidad, no sólo mediante la información recogida en las facturas eléctricas o en la intranet del comercializador correspondiente, sino mediante datos independientes obtenidos de cada contador eléctrico de las estaciones de bombeo. Además de los informes periódicos que elabora la Comunidad General, las comunidades disponen de la información de sus consumos eléctricos históricos con todo detalle para los estudios y análisis que consideren oportunos realizar en cualquier momento, incluyendo comparativas interanuales, estadísticas, etc. La plataforma informática permite la generación de informes automáticos personalizados para la realización de estudios energéticos de consumo, análisis de costes y simulación de ofertas de precio fijo o indexadas. Las comunidades de regantes comenzaron a recibir ya en la campaña de riego de 2018 informes mensuales automáticos por correo electrónico. La plataforma dispone también de un módulo simulador y optimizador automático de potencias, y otro módulo de simulación de baterías de condensadores para compensación de energía reactiva. Adicionalmente, se ha incorporado también una relevante funcionalidad de acceso a los datos registrados por el contador respecto a cortes de suministro eléctrico, lo que permitirá disponer de información precisa del momento y duración de los cortes y se facilitará el envío de alarmas automáticas cuando se produzcan estos eventos. Esta información puede ir acompañada de una descarga de datos adicionales del contador en caso de que se quiera ampliar la información de una interrupción del suministro de electricidad, que permite la realización de un informe técnico con validez legal a efectos de reclamación de daños a la empresa distribuidora de electricidad en caso de alguna perturbación del suministro eléctrico. Para realizar la integración de los datos de energía con los consumos de agua en ADOR, se dispone de un acceso independiente a los datos mediante tecnología de interfaz de programación de aplicaciones (API). Mediante un código seguro independiente para cada comunidad de regantes, ya es posible acceder directamente a todos los datos históricos almacenados en nube del sistema de gestión energética de Riegos del Alto Aragón para integrarlos en cualquier conjunto de datos de otras aplicaciones informáticas. La herramienta permite también visualizar la suma de toda la energía consumida cada hora por el conjunto de todas las comunidades de regantes, ofreciendo una información muy valiosa
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de la agregación de la demanda de electricidad de todo el sistema de Riegos del Alto Aragón. • Finalmente, existe la posibilidad de configurar el registro de otras magnitudes técnicas en la misma plataforma, de manera que en el futuro se puedan integrar medidas de temperatura, viento, humedad, etc. junto con los registros de consumos eléctricos. La implementación del proyecto ya ha demostrado su utilidad en la campaña de riego de 2018, por ejemplo en casos donde un aviso de exceso de potencia
ha permitido detectar bombeo en horas y días no programados antes de resultar en elevadas penalizaciones económicas, para la detección de fallos en las facturas eléctricas, o para la disponibilidad de información agregada de todo el sistema. Con este proyecto, la gestión energética de las comunidades de regantes pasa a incorporar las técnicas digitales más avanzadas, entre otras de Big Data y de IoT (internet de las cosas), permitiendo la incorporación al sector del regadío agrícola de las más avanzadas tecnologías de la industria conectada 4.0.
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Grupo de cooperación Irrizeb
Control del mejillón cebra en redes presurizadas de riego Mario Morales1, Nery Zapata2, Enrique Playan3
Resumen
Introducción
El mejillón cebra es una especie invasora que está colonizando las redes de riego. La infestación causa numerosos problemas en redes a presión, llegando a impedir el funcionamiento normal del riego. En la Comunidad General de Riegos del Alto Aragón, la infestación se ha desarrollado rápidamente desde 2013, y ya afecta a dos terceras partes del sistema. Las comunidades de regantes infectadas combinan diferentes actuaciones para su control, como la desecación de las balsas y la inyección de tratamientos químicos de choque. En este proyecto se ha puesto a punto un método para la detección y localización temprana de la presencia del mejillón cebra en las tuberías de riego. El método, que combina medidas de presión y simulaciones hidráulicas, precisa un ajuste previo de los coeficientes de rozamiento a la zona de trabajo. Una vez ajustado, el método se implementará en una herramienta informática para realizar mapas de niveles de infestación de los distintos tramos de la red de riego en tiempo real. El objetivo es localizar de forma precoz la presencia del mejillón cebra en la red para orientar y optimizar los tratamientos químicos.
El mejillón cebra es una especie invasora muy agresiva debido especialmente a dos características, su elevada tasa de reproducción (cada ejemplar puede poner entre 40,000 y 1,000,000 huevos al año) y su capacidad de adaptación a condiciones adversas, ya sea físicas o químicas. Su mecanismo de colonización le permite adherirse a irregularidades del terreno o de las tuberías o incluso a otros ejemplares de mejillón cebra que pueden llegar a colapsar las infraestructuras de riego. El control de la especie en las infraestructuras de riego requiere de diferentes actuaciones. Por un lado, la desecación de las balsas de regulación interna de las comunidades de regantes dificulta la proliferación de la especie. Otra práctica muy habitual es la inyección de sustancias químicas (con peróxido de hidrógeno o con cloro) dentro de las tuberías, lo que impide el asentamiento de la especie en su interior. Estos tratamientos químicos matan al mejillón cebra y provocan que las valvas muertas circulen libremente por las tuberías. En ausencia de drenajes apropiados, las valvas muestras pueden causar muchos problemas al acumularse en tramos de tuberías y en los filtros de los hidrantes.
Figura 1. Evolución de la infestación del mejillón cebra en riegos del alto aragón desde 2013 hasta 2017. 1 Profesor Adjunto Universidad de Zaragoza 2 Investigadora CSIC-EEAD 3 Investigadora CSIC-EEAD
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Dentro de Riegos del Alto Aragón, el cruce del origen del agua con la evolución de la infestación reveló la importancia del embalse de la Sotonera, ya que hasta 2016 todas las comunidades afectadas recibían agua de ese embalse, total o parcialmente (Figura 1). De hecho, se han medido altas concentraciones de larvas en determinadas zonas de dicho embalse, lo que lo sitúa como el foco principal de la infestación. Sin embargo, en 2017 se detectaron larvas en tres comunidades de regantes que usan agua del embalse de El Grado, lo que indica que se trata de un problema en expansión. Además del origen del agua, otras variables relativas al manejo de las infraestructuras de riegos resultaron ser cruciales para el control de la infestación. Por un lado, un 75% de las comunidades que han conseguido controlar la plaga practicaron o bien desecación de sus balsas o bien tratamientos químicos en ellas. Asimismo, el revestimiento de las balsas con film plástico (polietileno) parece favorecer el control de la infestación. No solo el mejillón cebra es capaz de adherirse mejor a superficies no revestidas (que presentan una mayor rugosidad) sino que la desecación resulta más fácil con revestimientos plásticos. El método de localización y detección temprana de la especie La aplicación del método requiere de una caracterización precisa de la red en términos de diámetros, longitudes, cotas de las tuberías y coeficientes de rozamiento. Considerando únicamente los periodos en los
Figura 2. Diferencia de presión (kPa) antes y después del tratamiento químico (a) y mapa de la red (b). que no se producen aperturas ni cierres de hidrantes, se puede obtener por simulación la presión que debería de registrarse en cada punto de la red. Por otra parte, es posible medir la presión en determinados hidrantes de la red, ya sea manualmente o mediante telemetría. La diferencia entre la presión simulada y la medida (denominada presión normalizada) puede atribuirse a la presencia de colonias de mejillón cebra, que obstruyen las tuberías y provocan una pérdida de carga proporcional al grado de infestación.
Figura 3. Optimización de los valores del coeficiente de rozamiento para cada tramo de red. Las gráficas de la izquierda muestran la presión normalizada en función del caudal circulante suponiendo un valor constante de rozamiento en toda la red (situación de partida). Las gráficas de la derecha muestran la misma relación pero calculada con valores de rozamiento optimizados para cada tramo de red.
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El método de la presión normalizada se ha validado en la comunidad de regantes de Collarada Sección Segunda (Montesusín, Huesca) durante un tratamiento químico para erradicar el mejillón cebra. El tratamiento consistió en la inyección de peróxido de hidrógeno en un punto de la red (ver Figura 2, b). Se midió y simuló la presión antes y después del tratamiento en determinados puntos de la red. Se pudo concluir que existían determinados hidrantes -coloreados en verde en la Figura 2- en los que la presión disminuía tras el tratamiento. Por contra, en otras zonas -coloreadas en rojo en la Figura 2- la presión empeoraba. El tratamiento hizo que las zonas verdes (cercanas al punto de inyección) se limpiaran de ejemplares adultos, mientras la zonas rojas recibían las valvas desplazadas de zonas aguas arriba de la red, provocando una caída en la presión. La aplicación del método de la presión normalizada en una comunidad de regantes para la detección temprana de la plaga de forma automática requiere una calibración previa de los coeficientes de rozamiento que caracterizan cada tramo de la red. Para ello, la herramienta incorpora una rutina de optimización que aproxima el valor del rozamiento en cada tramo, de forma que las presiones simuladas se ajustan a los valores de presión medidos en ausencia de mejillón cebra. La puesta a punto del algoritmo de optimización de los coeficientes de rozamiento se ha realizado en una red de riego presurizada perteneciente a la comunidad de regantes de Almudevar. Para el ajuste se contaba con los datos de presión medida en tres hidrantes de la red el primer año de puesta en marcha de la misma, 2011. La Figura 3 presenta los resultados de la presión normalizada en función del caudal circulante por la red, suponiendo el mismo valor de rozamiento para todos los tramos de tubería (gráficas de la izquierda) y con los valores del rozamiento óptimo para cada tramo de red (gráficas de la derecha), valores que se han conseguido tras 855 iteraciones. Tras el proceso de ajuste a las características locales de la red de riego, el método de la presión normalizada podrá implementarse en una herramienta automática de detección temprana de la plaga. Conclusiones y perspectivas futuras • El mejillón cebra es una especie invasora muy agresiva que está colonizando las redes presurizadas de riego, provocando problemas graves a los agricultores. • Puesto que su erradicación se antoja muy complicada, son necesarias medidas de gestión orientadas a controlar la infestación para poder alcanzar una mejor convivencia con la especie. • Hemos desarrollado un método basado en la medida y la simulación de la presión en la red, que permite detectar la presencia de mejillón cebra en zonas particulares de las redes de riego
• El método requiere un ajuste local de los coeficientes de rozamiento de los diferentes tramos de la red, para lo que se ha desarrollado un módulo de optimización • Este método pretende ser el origen de un software que conectado al sistema de telecontrol de la comunidad de regantes, produzca en tiempo real un mapa de la infestación. Este mapa permitirá valorar la necesidad de tratamientos químicos y localizarlos en las zonas más infestadas.
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Grupo de cooperación Irrizeb
Opciones para la gestión de embalses afectados por el mejillón cebra. Aplicación al caso de los embalses de la Sotonera y el Torrollón (Huesca) Antoni Palau Ibars1, Yolanda Gimeno Cuenca2 e Irene Domingo Comeche3
Introducción El mejillón cebra (Dreissena polymorpha), es una plaga que afecta cada vez a más Demarcaciones Hidrográficas. No hay posibilidad de erradicación total de esta especie invasora, pero sí de control de sus efectivos poblacionales, con el fin de que su afección a usuarios e infraestructuras, sea la mínima posible. Frente al uso de tratamientos químicos (pendientes de un análisis económico y ambiental riguroso) existen opciones de manejo de los cursos y masas de agua afectados. En este documento se expone la experiencia obtenida de la gestión de dos embalses (La Sotonera y el Torrollón; Huesca) en el marco del proyecto IRRIZEB4. El control del mejillón cebra en los embalses indicados, se ha abordado a partir del seguimiento temporal de sus poblaciones de larvas y adultos, de forma acoplada a las características ecológicas de las dos masas de agua, con el fin de diseñar, en primera instancia, medidas de gestión de los niveles y volúmenes de embalse, para infringir a la especie invasora una merma importante de sus efectivos poblacionales. Material y métodos (síntesis) Los embalses de La Sotonera (Alcalá de Gurrea; Huesca) y el Torrollón (Huerto; Huesca) forman parte del sistema de almacenamiento y abastecimiento de agua que utiliza la Comunidad General de Riegos del Alto Aragón (CGRAA). A finales del 2016 se elaboró el plan de monitorización de la calidad del agua y delas densidades de larvas y adultos de mejillón cebra en los dos embalses, a ejecutar durante 2017-18. En cada embalse (figura 1) se establecieron una serie de puntos de muestreo (5 en la Sotonera y 1 en el Torrollón) desde los que se determinaba la calidad del agua (temperatura, oxígeno disuelto, pH, conductividad eléctrica, etc.) y la densidad de larvas presen-
Figura 1. Localización orientativa de los puntos de muestreo (SOT, TOR) y de los transectos (Tra) utilizados para el monitoreo de los embalses de la Sotonera (Izquierda) y el Torrollón (Derecha) tes en la columna de agua. En cada punto y embalse se han llevado a cabo 10 campañas de muestreo entre marzo y diciembre de 2017 y dos más en mayo y agosto de 2018). Para cuantificar la población de adultos, en septiembre de 2017 se llevaron a cabo unas prospecciones subacuáticas en forma de transectos (8 en la Sotonera y 3 en el Torrollón), con la colaboración del Grupo Especial de Actividades Subacuáticas de la Guardia Civil de Huesca. A finales de 2017, con la información disponible, se elaboró un representación batimétrica de la distribución en profundidad (metro a metro) de las densidades de adultos presentes en los dos embalses y se planteó a la CGRAA y a la Confederación Hidrográfica del Ebro (CHE), una propuesta de gestión de los niveles de los dos embalses, cuyos efectos sobre la población del mejillón cebra, había que comprobar en 2018.
1 DMACS-ETSEA. Universitat de Lleida. 2 Técnica de Medio Ambiente y Abastecimientos. CG Riegos del Alto Aragón. 3 Jefa del Servicio 6º de Explotación. Confederación Hidrográfica del Ebro. 4 Programa integral para el control y mitigación de la plaga del mejillón cebra en sistemas de regadío”, financiado por el Programa de Desarrollo Rural 2014-21 de la Comunidad Autónoma de Aragón.
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Resultados Ciclo térmico de los embalses y densidad de larvas La figura 2 muestra el ciclo térmico anual y la densidad de larvas para 2017 en el punto más profundo del embalse de la Sotonera (SOT8) y en el único punto del embalse del Torrollón (TOR1). Como puede apreciarse, ambos embalses presentan un patrón térmico muy parecido que, además resulta ser óptimo para el desarrollo del mejillón cebra, durante buena parte del año.
y por tanto esos mismos periodos fueron los que se utilizaron en 2018 como control de los resultados de las medidas de gestión propuestas a finales de la campaña de riego de 2017. En la Sotonera, en el sector comprendido entre SOT8, SOT1 y SOT3, se concentró del orden del 86% de la población larvaria. En el caso de los adultos, las máximas densidades se encontraron en torno a Tra8, con hasta 6.700 ind/m2. En el Torrollón, la distribución de los adultos fue mucho más homogénea, oscilando entre 670-900 ind/m2 en los tres transectos realizados. Propuesta de gestión de los niveles de embalse y su ejecución
De acuerdo con la distribución de adultos obtenida en cada embalse, en el de la Sotonera se dedujo que, rebajando la cota de embalse hasta la 409 y dejando expuesta a la desecación durante al menos 15 días toda la superficie perimetral emergida, se podría afectar a un 35% de la población adulta de mejillón cebra presente en el embalse. Si el descenso era hasta la cota 408 el porcentaje afectado pasaría ser del 51%. En el caso del embalse del Torrollón, descendiendo el nivel de agua hasta la cota 370 se afectaría al 70%. A la cota 369 la afectación sería del 90% y a la 367, a prácticamente el Figura 1. (Superior) Ciclo térmico (ºC) de 2017, en el punto SOT8 del embalse de 100% de la población de adulla Sotonera (Izquierda) y en TOR1 del embalse del Torrollón (Derecha). (Inferior) tos de mejillón cebra. Densidad de larvas (larvas/litro) a lo largo de 2017 en SOT8 (Izquierda) y en TOR1 La gestión de niveles llevada a cabo en el embalse de la (Derecha). Las 10 campañas de muestreo representadas son aproximadamente Sotonera de forma coordinada mensuales y van de marzo a diciembre, ambos inclusive). entre la CHE y la CGRAA, de acuerdo con la informaAmbos embalses inician el calentamiento significatición que consta en elSAIH-Ebro, fue la siguiente: vo de sus aguas hacia finales de mayo (campaña 3-4; • Se bajó el nivel por debajo de la cota 409 duranfinales de mayo en Sotonera y principios de junio en te 97 días (del 03/10/2017 al 08/01/2018). el Torrollón), lo que estimula la reproducción de los • Dentro del periodo indicado anterior, se estuvo adultos de mejillón cebra y la emisión de larvas plancpor debajo de la cota 408 (afectación previsible tónicas en la misma época, que se distribuyen por la a más del 51% de la población adulta) durante 74 columna de agua. En agosto (campaña 6-7) se produdías (entre el 13/10/2017 y el 26/12/2017). jo otro calentamiento del agua que se extendió más La gestión de niveles en el caso del embalse del hacia el fondo del embalse, estimulando un segundo periodo reproductor con emisión de más larvas. Cabe Torrollón (según la misma fuente, SAIH-Ebro) fue la destacar que en mayo, en el Torrollón, se alcanzó siguiente: el valor de 37,1 larvas/litro que resulta ciertamente • Se estuvo por debajo de la cota 373 durante 152 extraordinario. días (entre el 18/12/2017 y el 19/05/2017). • Se estuvo por debajo de la cota 370 (afectación De acuerdo con estos resultados, dos han sido los periodos de 2017 con mayor densidad larvaria, tanto previsible al 70% de la población adulta) durante en la Sotonera como en el Torrollón: mayo y agosto, 34 días (del 09/04/2018 al 12/05/2018).
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Eficacia de la Gestión de Niveles de Embalse y Conclusiones La figura 3 muestra la eficacia de la reducción de los niveles de embalse antes descrita, en términos de densidad media y máxima de larvas, para los dos embalses. Tal y como puede observarse la reducción de la densidad larvaria en los dos embalses, para las dos épocas (mayo y agosto) comparadas, han sido ciertamente muy notables. Si bien en el Torrollón al comparar mayo de 2017 y mayo de 2018 se registró un incremento, este es mínimo (< 0,005 larvas/litro) y en cambio las reducciones registradas en los otros escenarios comparados, han superado el 90% Ciertamente estos resultados no pueden considerarse del todo concluyentes porqué se basan solo en el contraste de dos campañas de muestreo, pero debe tenerse en cuenta que son las dos épocas del año (mayo y agosto) con mayor presencia de larvas en los dos embalses considerados. Otros factores distintos a la gestión de los niveles de embalse pueden haber intervenido en los resultados obtenidos, fundamentalmente la temperatura y el tiempo de residencia del agua. La temperatura media del agua ha sido significativamente más baja en 2018 que en 2017 (entre 0,5 y 1,7ºC para ambos meses comparados, en los dos embalses). Estas diferencias podrían explicar desfases temporales
en el periodo de emisión de larvas entre un año y otro, pero no reducciones de densidad como las registradas. Por otro lado, teniendo en cuenta que la temperatura media atmosférica (estival) fue más alta en 2018 que en 2017, estas diferencias de temperatura del agua deben guardar relación con la tasa de renovación de los embalses que, probablemente, fueron mayores en 2018 (mayores aportaciones en la cuenca), con lo que una parte de la población larvaria pudo ser evacuada de los embalses. En todo caso, las reducciones de densidad larvaria observadas son muy altas (> 90%) y permiten concluir que una combinación de descensos de nivel y aumentos de las tasas de renovación del agua embalsada, es una opción muy eficaz en el control (que no erradicación) del mejillón cebra en los embalses.
Figura 3. Comparativa de las densidades medias (Superior) y máxima (Inferior) de larvas de mejillón cebra registradas en los 5 puntos de muestreo del embalse de la Sotonera y en el del Torrollón, entre mayo/agosto de 2017 y 2018.
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Grupo de cooperación Irrizeb
Valoración de la eficacia de varias medidas para el control de mejillón cebra María José Avellanas1
Testar la eficacia de ultrasonidos en un punto crítico concreto de una instalación afectada Durante las campañas de 2017 y 2018 se ha evaluado la viabilidad y eficacia de ultrasonidos para evitar el asentamiento de larvas en partes interiores de instalaciones afectadas. Este hecho es una novedad, ya que hasta este momento la utilización de la tecnología ultrasónica en exteriores estaba muy avanzada, pero su uso en el interior de instalaciones resulta innovador. El punto crítico a controlar en este caso eran los filtros que se encuentran en el interior de la instalación (Lugar de la ejecución: Lalueza). Para llevar a cabo este objetivo se han instalado dos dispositivos de emisión de ultrasonidos, uno en Sardera y otro en Carrascal. En ambos casos hay precedentes de atascos a causa de mejillón cebra. Tal y como se puede ver en las siguientes gráficas, en la estación de bombeo de Sardera, tanto en la campaña de 2017 como en la campaña de 2018, el número de individuos fue notablemente mayor en el
filtro control que en el filtro sometido a la acción del tratamiento de ultrasonidos. El único dato discordante es el del 8 de junio de 2018. Ese pico podría deberse a: • Una emisión larvaria producida desde cabecera-Sotonera en algún momento entre abril y mayo cuando se dio servicio al Canal (está documentado que en mayo ya había larvas en Sotonera). • Un arrastre de juveniles de tamaño tal que pudieran pasar por la malla de filtros. El origen de los juveniles sería indeterminado ya que podrían ser provenientes del Canal o de algún punto de su red (balsa-tubería entrada).
En cualquier caso, la solidez del resto de los datos no deja lugar a dudas: la diferencia en el número de individuos entre el filtro control y el filtro sometido a tratamiento de ultrasonidos es abrumadora. Por otro lado, tal y como se puede ver en las gráficas anteriores, en la estación de bombeo de Carras-
1 Gestora de Grandes Clientes OX-CTA.
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Imágenes Estación de Bombeo Carrascal: Control (izquierda) y Ultrasonidos (derecha) cal, de nuevo, tanto en la campaña de 2017 como en la campaña de 2018, el número de individuos fue notablemente mayor en el filtro control que en el filtro sometido a la acción del tratamiento de ultrasonidos. Conclusiones: Es evidente que existe un porcentaje de éxito significativo gracias al tratamiento de ultrasonidos aplicado. No obstante, todavía se observa cierto margen de mejora y para alcanzarlo desde OX-CTA se propone trabajar a futuro en dos vías: • Trabajar con diferentes intensidades de ultrasonidos. • Optimizar la orientación del dispositivo de US para que no queden zonas negativas (zonas de sombras). Monitorizar el asentamiento de individuos mediante la instalación y seguimiento de dispositivos SETTLE-ZEBOX® Para llevar a cabo este objetivo se seleccionó la instalación de Collarada por su criticidad, ya que se han evidenciado precedentes de afección reiterada en
ciertos sectores. Se decidió instalar los dispositivos SETTLE-ZEBOX® para descubrir cuál es el punto crítico que está provocando estos problemas. Se han instalado un total de 5 SETTLE-ZEBOX® (3 equipos económicamente asignados a proyecto IRRIZEB y 2 equipos adicionales de cliente) cuyo seguimiento periódico ha corrido a cargo del personal técnico especializado de OX-CTA. El equipo SETTLE-ZEBOX® es un sistema que permite monitorizar de forma automática y sencilla la colonización por organismos formadores de fouling en una red de distribución de agua. SETTLE-ZEBOX® está especialmente diseñado para reproducir las condiciones de la conducción a monitorizar, permitiendo conocer la dispersión del fouling de forma simultánea en distintos puntos de una misma red. SETTLE-ZEBOX® elimina la necesidad de tener que realizar operaciones de inspección que en algunos casos conllevan operaciones manuales complejas que pueden entorpecer el normal funcionamiento de la instalación. Mediante la inspección visual del SETTLE-ZEBOX® se puede determinar el grado de colonización de una red, la efectividad de los tratamientos y la necesidad de llevarlos a cabo (temporalidad y periodicidad). A continuación, se muestra la gráfica de evolución de individuos a lo largo de las campañas de 2017 y 2018 en cada una de las cinco zonas monitorizadas. Tal y como se puede observar, el único tramo donde se ha demostrado asentamiento de individuos es la salida de la balsa.
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Conclusiones: • Se ha detectado un único tramo con asentamiento (salida de la balsa), lo que ha permitido intuir la localización del punto crítico de esta instalación. El hecho de que se haya detectado tanta fijación en ese punto cuadra con que luego haya muchos arrastres a partir de este punto de la red hacía adelante. • La monitorización ejecutada ha permitido reforzar los tratamientos llevados a cabo en el punto crítico localizado (salida de la balsa). • El punto de mayor afección es el de la salida de balsa, por lo tanto esa zona sería la que mayor facilidad de fijación tendría. A futuro se podría acotar el tratamiento de choque para tratar esta zona. Así mismo, se podría cambiar también algún equipo SETTLE-ZEBOX® de posición para situarlo en la estación de bombeo y así monitorizar el aporte del canal de Monegros. Ejecución de tratamientos con formulado ecológico efectivo A este respecto, se ha procedido a la realización de un tratamiento de choque en base a productos biodegradables (ingrediente activo técnico principal peróxido de hidrógeno) con un equipo de autotratamiento de
desarrollo propio en la Comunidad de Regantes de Collarada. Este equipo cubre la necesidad que tienen determinadas comunidades no complejas de regantes de realizar los tratamientos con personal propio. Ventajas del equipo de autotratamiento: • Seguridad en materia de prevención de riesgos labores en cuanto adosificación. • Seguridad en materia de tratamiento: garantía de aplicación de la dosis efectiva preestablecida y alargamiento de la vida útil de las instalaciones (no corrosión). • Evitar la necesidad de montaje de instalaciones fijas. • Posibilidad de uso de un mismo equipo en varias redes. • Productos seguros y con garantía de eficacia avalada por entidades de reconocido prestigio.
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Grupo de cooperación Nitratos
Modelización y propuesta normativa para mejorar acotar la problemática de la contaminación por nitratos y fósforo Farida Dechmi1, Wafa Malik, Ignacio Clavería, Maria Balcells y Daniel Isidoro
Introducción y objetivos En las zonas agrícolas, el aumento de la concentración en nitrógeno (N) y fósforo (P) en los cuerpos de agua se debe al uso excesivo e inadecuado de fertilizantes en el campo y a la presencia de una densidad importante de explotaciones ganaderas. La pérdida de nutrientes a través de los retornos de riego implica un problema de carácter medioambiental de difícil control y a día de hoy uno de los más complejos de abordar. Sus implicaciones no son solo ambientales sino también económicas ya que llevan asociada una pérdida de rentabilidad de las explotaciones debido a las pérdidas de N procedente de la fertilización, sin tener en cuenta futuras medidas punitivas que pudieran asociarse a este tipo de contaminación. En el caso de Riegos del Alto Aragón se observa de forma generalizada niveles de nitratos superiores al nivel guía de 25 mg/l, y en algunos casos niveles superiores a los 50 mg/l fijados por la normativa europea de aguas con destino a agua potable. Actualmente, el marco legal europeo que regula la contaminación de las aguas viene dado por las siguientes Directivas: (1) Directiva 91/676/CEE del Consejo de 12 de diciembre de 1991 relativa a la protección de las aguas contra la contaminación producida por nitratos utilizados en la agricultura; (2) Directiva 2000/60/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 23 de octubre de 2000, por la que se establece un marco comunitario de actuación en el ámbito de la política de aguas y (3) Directiva 2006/118/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 12 de diciembre de 2006, relativa a la protección de las aguas subterráneas contra la contaminación y el deterioro. En ellas se aboga por la obtención y mantenimiento del buen estado ecológico de las masas de agua en los países pertenecientes a la UE. Esta legislación comunitaria se ha traducido a nivel nacional y regional en la declaración de zonas vulnerables, establecimiento de códigos de buenas prácticas agrarias y medidas de obligado cumplimiento. En ellas, se hace referencia a niveles de contaminación basados en la concentración de contaminante en el agua (con un valor límite admisible de 50 mg/L 1 Centro de Investigación y Tecnología Agroalimentaria de Aragón.
en el caso del nitrato) y no en la masa exportada a través del drenaje como está haciendo la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) para controlar y preservar calidad de sus ecosistemas acuáticos (USEPA, 1999). Por ello, el primer objetivo de este proyecto es presentar una propuesta normativa basada en ajustar la masa de contaminantes exportados por los retornos de riego (no su concentración) a niveles que permitan mantener las concentraciones en las masas receptoras por debajo de los niveles admisibles. Un segundo objetivo es elaborar recomendaciones de fertilización y riego basadas en los resultados de los modelos aplicados. Los socios del consorcio del proyecto beneficiarios son: Comunidad General de Riegos de Alto Aragón (Responsable principal), ZETA-AMALTEA y Confederación Hidrográfica del Ebro. Los socios subcontratados participantes son: CITA-Aragón, CTA, Universidad de Zaragoza y Universidad de la Rioja. En este trabajo, se presenta la metodología aplicada y algunos resultados preliminares. Material y métodos Se ha considerado dos cuencas dentro del sistema Riegos del Alto Aragón: la cuenca de La Violada y la cuenca del arroyo del reguero (Fig. 1), conocida por la cuenca del P11. Estas cuencas se vienen estudiando desde hace años por el CITA y se dispone de una serie suficientemente larga de datos (caudales, concentraciones, masas exportadas y manejo del riego y la fertilización) para los fines del proyecto. La Figura 2 presenta las diferentes tareas definidas para llevar a cabo los objetivos del proyecto y los socios responsables de cada una. El plan de trabajo consiste en cuatro fases: (1) Recogida y análisis de la información en las dos cuencas consideras; (2) Modelización de las cuencas y valoración del impacto sobre la masa de agua receptora; (3) Formulación de propuesta normativa sobre umbrales de contaminación y su relación con el impacto real sobre la masa receptora y (4) Formulación de recomendaciones de prácticas de manejo del riego y la fertilización en parcela para reducir las emisiones de N y P.
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Figura 1. Localización de las zonas de estudio.
Figura 2. Tareas del proyecto NITRATOS.
En ambas cuencas, se está haciendo un seguimiento del caudal y nutrientes a la salida de la cuenca con frecuencia diaria, así como un estudio detallado de suelos en P11. Estos datos, junto a otros como el uso del suelo, manejo de riego y fertilización en los cultivos principales de las zonas de estudio serán utilizados para la modelización hidrológica a escala de cuenca. En primer lugar, se utilizará el modelo DSSAT (Decision Support System for Agrotechnology Transfer) para analizar los manejos actuales y sus efectos sobre la eficiencia de uso del agua y nutrientes en los distintos tipos de suelos. Este trabajo será el punto de
partida que permite determinar los distintos escenarios de riego y fertilización. Complementariamente, se utilizará el modelo SWAT (Soil and Water Assessment Tool) para evaluar los escenarios que permitan reducir al máximo la contaminación de las aguas superficiales por los nutrientes manteniendo un rendimiento adecuado de los cultivos. Para la modelización a escala de parcela, se ha realizado un seguimiento de los flujos de agua y contaminantes en el perfil del suelo desde diciembre 2017 en una parcela de trigo y desde mayo 2018 en una parcela de maíz. En ambas parcelas se ha medido el LAI, fenología de cada cultivo, contenidos de humedad del suelo, N y P y nivel freático, prácticas de manejo (labores, riego y fertilización), meteorología y datos de suelo. Para el seguimiento de la humidad del suelo en continuo, se han instalado sondas WATERMARK conectadas a una estación MicroISIS (Fig.3). Estos datos servirán de entradas al modelo SWAP (Soil, Water, Atmosphere and Plant). Una vez calibrado y validado el modelo, se simularán escenarios de riego y fertilización, estimando el efecto de estos escenarios en la contaminación de las aguas de drenaje. Primeros resultados Seguimientos de la calidad del agua En P-11 las masas exportadas de N-NO3 vienen determinadas por el caudal (Q) al ser la concentración de NO3, en comparación, mucho menos variable. En Violada el comportamiento es similar (masa de N-NO3 paralela a Q) pero con una marcada diferencia entre el periodo de riego por superficie y muy baja intensidad de cultivo más el primer año de riego por aspersión (hasta 2010-11) y el periodo de riego por superficie (desde 2011-12 en adelante) (Fig. 4).
Figura 3. Diseño experimental de seguimiento de la humedad del suelo en (A) la parcela de trigo y (B) parcela de maíz.
Riegos del Alto Aragón 19
Figura 4. Valores mensuales de caudal (Q), concentración de NO3 (NO3) y masa de nitrógeno nítrico (MN-NO3) por los barrancos de Violada y del Reguero (P-11) en los años hidrológicos 2007-08 a 2015-16. Modelización En cuanto a la simulación mediante el modelo de cultivo DSSAT, se ha comprobado que cuando se aplica un riego óptimo (para cada cultivo y en función de cada tipo de suelo) y una fertilización recomendada para cada cultivo, se puede reducir las pérdidas de N-NO3 por lixiviación alrededor del 82%. La Figura 5 representa la distribución espacial de las pérdidas
de N-NO3 en Violada estimadas bajo (A) el manejo actual del riego y la fertilización de los agricultores y (B) el riego óptimo y la fertilización nitrogenada recomendada. Los resultados indicaron que bajo un manejo óptimo todos los suelos dieron menores pérdidas de N-NO3 entre 0 y 50 T, a la excepción de la unidad A4 (63 T).
Figura 5. Distribución espacial de las pérdidas de N-NO3 estimados bajo (A) el manejo actual del riego y la fertilización de los agricultores y (B) el riego óptimo y la fertilización nitrogenada recomendada. Referencias USEPA –United States Environmental Protection Agency 1999, Protocol for developing nutrient TMDLs First Edition, EPA 841 B-99-007, Office of Water 4503 F, Washington DC 20460, p. 137.
20 Riegos del Alto Aragón
Grupo de Cooperación Nitratos
Modelización como herramienta para perfeccionar el manejo del riego y la fertilización Angel Utset1, Miguel García2
Introducción La Directiva de Nitratos3 forma parte importante de la Política de Aguas de la Unión Europea (UE), agrupada en la Directiva Marco del Agua (DMA). La contaminación por nitratos de las aguas subterráneas se debe en gran medida a la actividad agrícola. Por tal motivo la Directiva de Nitratos (DN) obliga a los estados miembros de la UE a controlar redes de monitoreo, declarar “Zonas Vulnerables a Nitratos” (ZVN), adoptar “Programas de acción” y crear “Código de Buenas Prácticas Agrícolas” (CBPA). La última reforma de la Política Agraria Común (PAC)4 exige el cumplimiento de los CBPA y los “Programas de Acción” de la DN, como parte integral de la Condicionalidad para agricultores cuyas explotaciones se encuentren en ZVN. El reglamento de la PAC también exige a las administraciones verificar el cumplimiento de la condicionalidad, especialmente en lo referente a la contaminación por nitratos de las aguas subterráneas. Por otra parte, los fondos europeos para el desarrollo rural incluyen ayudas en “Medidas Agroambientales”, para agricultores que ejecuten actividades adicionales en protección ambiental. A pesar del énfasis de la PAC en estos aspectos ambientales, un informe del Tribunal de Cuentas de la UE5 ha puesto de manifiesto las contradicciones entre la PAC y la DMA, exigiendo a las administraciones aumentar los controles de la condicionalidad y dedicar fondos de desarrollo rural a la protección de las aguas. La nueva PAC (2021-2027) hará un mayor énfasis aún en los aspectos medioambientales. Una de las regiones de Europa dónde se incumple la Directiva de Nitratos es la cuenca del Ebro, debido a la intensidad agrícola y ganadera de la región. El Gobierno de Aragón actualizó el Programa de Actuación en 20136, señalando las prácticas agrícolas relativas a fertilización y riego a adoptar en ZVN como parte del CBPA. También el Programa de Desarrollo Rural de Aragón incluyó un Proyecto Piloto dirigido
a estudiar el efecto del riego y la fertilización en la contaminación de las aguas por nitratos. Modelización del lixiviado de nitratos: Metodología Es muy difícil evaluar la contaminación de las masas de agua debida al regadío, la fertilización y los residuos ganaderos. Se trata de una contaminación difusa que no siempre se corresponde con los registros de monitorización de la calidad de las aguas establecidos por la DMA. En ese sentido, la empresa Zeta Amaltea7 tiene la experiencia de los proyectos europeos LIFE NITRATOS8 y FREEWAT9. En ambos se simuló el efecto del regadío y la fertilización en las parcelas agrícolas sobre la contaminación por Nitratos de las aguas subterráneas y los ríos en la cuenca del Ebro de Navarra. Para esto se combinaron simulaciones agro-hidrológicas utilizando el modelo holandés SWAP10 con el modelo hidrológico MODFLOW11. Los resultados de los proyectos anteriores indican que el regadío en exceso es responsable de la mayor parte del lixiviado de nitratos, especialmente en el maíz y cereales. Por este motivo, en el presente proyecto Zeta Amaltea junto al CITA decidieron modelizar la lixiviación de nitratos en parcelas de trigo y maíz bajo riego por aspersión en Almúdevar, una de las regiones aragonesas dónde la contaminación por nitratos de las aguas es un problema actual. La cantidad de nitratos soluble presente en el suelo depende de muchos factores, pero puede ser simplificada considerando un coeficiente de solubilidad. La cantidad de nitrógeno soluble depende de la cantidad total de nitrógeno suministrado por la fertilización, menos el consumo de la planta, multiplicado por el coeficiente de solubilidad. Por otra parte, conociendo la “Capacidad de Campo” y la humedad a que se encuentra el suelo puede estimarse la infiltración. Si la humedad del
1 Zeta Amaltea, austet@amaltea.com 2 Zeta Amaltea, mgracia@amaltea.com 3 https://www.mapa.gob.es/es/agricultura/legislacion/Condicionalidad-proteccion-agua-nitratos.aspx 4 https://eur-lex.europa.eu/legal-content/ES/TXT/PDF/?uri=CELEX:32013R1306&rid=1 5 https://www.eca.europa.eu/Lists/ECADocuments/SR14_04/SR14_04_EN.pdf 6 ORDEN de 18 de septiembre de 2013, del Consejero de Agricultura, Ganadería y Medio Ambiente. BOA Octubre 2013. 7 www.amaltea.com 8 www.life-nitratos.eu 9 www.freewat.eu 10 http://www.swap.alterra.nl 11 https://water.usgs.gov/ogw/modflow
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suelo es mayor que la “Capacidad de Campo” (CC), se producirá lixiviado de los nitratos disueltos en el agua infiltrada. Esto ocurre sólo cuando la humedad está entre la CC y la saturación. Después de un riego excesivo o una tormenta, en unas horas o pocos días la humedad del suelo estará de nuevo cerca de la CC. La infiltración es un proceso relativamente rápido y depende de la conductividad hidráulica del suelo (Ks). La CC y la Ks dependen a su vez de la textura del suelo, contenido de materia orgánica y densidad. Existen funciones de PedoTransferencia para estimar la CC, Ks y otras propiedades del suelo. En este proyecto utilizamos HYPRES, recomendada para los
suelos de Europa , a partir de muestras de suelo tomadas en las parcelas a 30 y 60 cm de profundidad. Para conocer cuándo la humedad del suelo supera la CC y se produce tanto infiltración como lixiviado de nitratos pueden utilizarse sensores. En las parcelas experimentales se instalaron varios sensores, a las mismas profundidades y muy cerca de las muestras de suelo tomadas. Los sensores registran la humedad en intervalos de una hora, que fueron promediados por día para las estimaciones de la infiltración diaria. Los sensores de humedad son de gran ayuda y muy utilizados en riegos automáticos, pero son caros. En este proyecto se emplean sólo como método de calibración y validación.
La humedad del suelo puede estimarse por el método del balance, considerando las entradas y salidas de agua en el suelo. En los últimos años se han desarrollado modelos de simulación, que no son más que programas de ordenadores para estimar la humedad del suelo, según el cultivo sembrado, las propiedades del suelo y datos climáticos. Uno de los modelos más completos es el holandés SWAP8, un modelo de base física, que estima todos los componentes del balance de agua del suelo. SWAP emplea los parámetros de Van Genuchten de las propiedades
del suelo para simular las humedades, que pueden estimarse de HYPRES. Zeta Amaltea utilizó SWAP en LIFE NITRATOS6 y FREEWAT7 para estimar el lixiviado de nitratos. Para el presente proyecto seguimos la misma metodología. Resultados Iniciales Para realizar las simulaciones con SWAP se requieren datos aún no disponibles, especialmente el manejo del cultivo, riego y la fertilización. Esto se debe a que la cosecha se ha realizado muy recientemente y aún estamos procesando la información. En estos resultados iniciales mostramos en primer lugar las propiedades del suelo y parámetros de Van Genuchten en cada parcela, estimados con HYPRES a partir de las muestras tomadas:
Trigo Maíz
(cm)
SAT
PM
CC
α
n
l
Ks
30
45,53
34
42
0,04
1,23
-0,74
2,53
60
41,00
27
39
0,08
1,24
-0,90
2,18
30
39,05
25
39
0,12
1,28
-0,88
2,12
60
40,54
23
36
0,43
1,38
-0,91
2,81
Mostramos también los promedios parciales de las mediciones con los sensores a 30 cm de profundidad. La línea indica la Capacidad de Campo. Aclaramos que estos resultados se basan en calibraciones relativas y son sólo estimaciones. Por lo general la humedad está por debajo de la CC. No obstante, en algunas ocasiones es superior, provocando infiltración y lavado de nitratos. Los excesos de humedad, por encima de la CC, pueden deberse al riego o a lluvias, lo cual será aclarado posteriormente. El nitrógeno lavado dependerá de la fertilización y del nitrógeno total en el suelo en el momento en que la humedad excede la CC y se produce la infiltración.
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Grupo de Cooperación INTEGRA2
Modelo de gestión integral de recursos hídricos en comunidades de regantes (INTEGRA2) Adela Hernández1, Jesús Ollés2
La finalidad del proyecto es diseñar un Modelo de Gestión Integral de Recursos Hídricos en Comunidades de Regantes (INTEGRA2) que permita un mayor conocimiento de la demanda del sistema por punto de suministro para poder contrastarlo con los recursos hídricos disponibles. Para ello se van a utilizar diferentes fuentes de información tanto internas como externas a Riegos del Altoaragón que van a requerir de herramientas innovadoras para su integración. Todo ello con el objetivo de satisfacer todas las demandas de carácter multisectorial que actualmente atiende el sistema: agrícola- ganadera-urbana-industrial con la máxima eficiencia en la gestión del agua. Se trata de validar una metodología robusta con resultados contrastados durante varios años de aplicación, datos escalables espacialmente, de aplicación operativa durante el año en curso y de bajo coste por el acceso libre a la información. Permitirá obtener unos datos sobre las superficies regadas, las necesidades hídricas y la distribución temporal de las demandas de agua de gran utilidad para la toma de decisiones en las labores de gestión y tareas de planificación hídrica. El ámbito de actuación está directamente relacionado con el agua, la mejora de su gestión tanto desde el punto de vista cuantitativo/cualitativo como institucional que favorece el uso y reparto más eficiente del recurso y de soluciones a problemas concretos. Como fuerzas impulsoras de la innovación se puede hablar de: Necesidad de cumplir con los objetivos marcados por la legislación vigente y que regula el funcionamiento de las comunidades de regantes, incluyendo los instrumentos de planificación hidrológica y los planes especiales de sequía. Necesidad de enfrentarse a nuevos retos: incorporación de nuevas zonas regables, y periodos de escasez cada vez más frecuentes. Necesidad de incorporar nuevas tecnologías a las herramientas de gestión ya consolidadas. Las situaciones cada vez más frecuentes de sequía y la irregularidad de las aportaciones,
frente a un aumento previsible de demanda por la incorporación de nuevas zonas regables hacen que la Comunidad General de Riegos del Alto Aragón se plantee mejorar e implementar su modelo de gestión de recursos hídricos hacia un modelo más sostenible e integrador. Los problemas que dan lugar a este Grupo de Cooperación combinan necesidades de innovación tecnológica e institucional. La perspectiva institucional se basa en la comunicación de áreas de trabajo, la simplificación, las sinergias y el apoyo técnico a la toma de decisiones de los órganos de Gobierno de Riegos del Alto Aragón. La perspectiva tecnológica requiere de esfuerzos en informática, cartografía, agronomía e hidrología. El Sistema de Riegos del Alto Aragón ha desarrollado herramientas y procesos de gestión pioneros. Hoy estos sistemas necesitan integrarse para generar más valor añadido para los regantes y las Administraciones Públicas. La actualización de los censos de superficies regables, la gestión de las comunidades de regantes con el programa Ador2 y la planificación del uso del agua con el programa Cador han supuesto hitos de gestión en Riegos del Alto Aragón, pero necesitan reforzar su carácter corporativo para compartir datos de forma ágil, producir información única, acelerar los procesos, evitar duplicidades, dejar completa traza temporal y apoyar la gestión de los órganos de gobierno de la institución. Para ello es preciso añadir elementos de gestión nuevos, que complementarán los esfuerzos anteriores y estarán orientados a la gestión de la escasez de agua. Este es un proceso en dos etapas: 1) la generalización de la información de cultivos, con estimaciones a nivel catastral; y 2) la prospección de las necesidades de agua de riego hasta final de campaña a nivel de comunidad de regantes, toma de canal y sistema, mediante una integración de mapeo de cultivos por medio de la información aportada por las imágenes multiespectrales de satélite, censos, redes hidráulicas y datos meteorológicos de la red SIAR.
1 Departamento técnico de RRAA 2 Ingeniero Agrónomo. Ingeniería Agricultura Técnica y Desarrollo Rural S.L
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Innovación potencial
Como sub-objetivos:
A partir de las herramientas existentes y de futuro desarrollo se generará el modelo INTEGRA2 como concepto de gestión integral de la información de la organización. Como todos los proyectos de inteligencia de negocio INTEGRA2 es un proyecto integrador y transversal; o sea que cruzará toda la organización de Riegos del Altoaragón, sus datos, sus aplicaciones y desafiará la “estanqueidad” de los desarrollos departamentales y la propiedad de la información. El modelo INTEGRA2 servirá a los empleados y a la alta dirección para compartir el conocimiento y tomar decisiones, sean de tipo operativo o estratégico. Este sistema se basará en la gestión de los datos internos y externos que la empresa obtiene de sus propios sistemas (censos de superficies regables, ADOR2, CADOR) y de la relación con terceros (imágenes multiespectrales de la Agencia Espacial Europea e información de la red agrometeorológica SIAR). Además de crear un nuevo modelo de gestión del agua es importante resaltar que parte de este nuevo modelo va a utilizar, como ya se ha indicado anteriormente, fuentes externas de datos de diferencia procedencia: información catastral, imágenes raster multiespectrales procedentes de los satélites Sentinel 2A y 2B así como series de datos de la red SIAR. Así pues se va a tratar la información de manera conjunta como no se ha realizado hasta ahora. El mapeo de la zona regable por medio de las imágenes multiespectrales utilizando algoritmos predictivos, para identificar los cultivos en tiempo casi real, y el cálculo automático de sus necesidades de agua por medio de la evaporación potencial asociada a la red de estaciones meteorológicas SIAR permitirán llevar a cabo una eficiente gestión de la totalidad de la zona regable. El objetivo principal del proyecto es conseguir desarrollar una herramienta de gestión integral de recursos hídricos mediante el desarrollo de una serie de tareas que se describen a continuación y a través de las cuales se irán generando una serie de productos que se van integrando conforme avanza el desarrollo del proyecto.
• Mejorar la exactitud y disponibilidad de la información: • superficies regables (comparación con datos previos al Proyecto) • cultivos (creación de una base de datos histórica) • necesidades de agua (creación de una base de datos histórica) • Mejorar la información para la toma de decisiones de la Junta de Gobierno (fenómenos de escasez de agua, aumento de la superficie regable,…). • Presentación de un entregable mensual con el balance oferta-demanda. • Disponer de mejor información sobre las comunidades de regantes de base. • Creación de una base de datos histórica por Comunidades de regantes de superficies, cultivos y necesidades de agua. • Disponer de un Cuadro de Mando con ratios para la gestión basados en información histórica así como tendencias (superficie regada/cultivo, consumos de agua por comunidades de regantes,…) • Disponer de información actualizada (mensualmente) e integrada. • Reducir costes y mejorar la eficiencia. • Reducir los costes de desarrollo o mantenimiento de las aplicaciones. • Reducir los errores e interpretaciones en la calidad de los datos.
Fig 1. Objetivos previstos. Productos SAT/SATGIS e INTEGRA2.
Los socios del proyecto son: Comunidad General de Regantes Riegos del Alto Aragón, Agricultura Técnica y Desarrollo Rural S.L., Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y Centro de Investigación y Tecnología Agroalimentaria de Aragón (CITA).
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Tesis Doctoral
El sector eléctrico en España: retos y aproximación a su modelización en economía Raquel Langarita Tejero1
Introducción
Objetivos y estructura
Uno de los problemas que más preocupa en la actualidad a la sociedad en general y, por tanto, a la comunidad científica en particular es la dependencia energética y el impacto que la misma tiene en el crecimiento económico. Una de las razones por las que las energías renovables se están haciendo recientemente más populares es el calentamiento global. Una de las causas principales del calentamiento global es las emisiones de CO2. Para evitar las emisiones a la atmósfera, se están desarrollando varios tratados internacionales y varias propuestas científicas. En esta tesis, centramos el análisis para España, donde la dependencia energética en el exterior es mayor que la de la media de la Unión Europea. El nivel de autoabastecimiento de energía primaria (relación entre la producción doméstica y el total de consumo energético) fue aproximadamente del 30% en 2013, lo que supone que en España alrededor del 70% de la energía primaria consumida se importa de otros países. Además, el sistema eléctrico español es bastante adecuado para aumentar la proporción de energías renovables por las características físicas del país. También sería posible cubrir la demanda con producción propia. Sin embargo, para incentivar la sostenibilidad medio ambiental, deberíamos reducir la tarifa de acceso por potencia, ya que no tiene en cuenta la electricidad consumida, solo la potencia contratada. Es más, el sector agrícola, particularmente después de los recientes procesos de modernización en la agricultura de regadío, se ha revelado como un sector altamente dependiente de la evolución de la disponibilidad y de los precios eléctricos. Éste será el contexto general que explorará esta tesis. Dado el incremento de la dependencia de la electricidad y de los precios eléctricos en el regadío tras la modernización, la primera parte de la tesis se centra en el estudio del sistema eléctrico en la actividad de la agricultura en una región de España: Aragón. Más específicamente, nos centramos en la CGRAA.
Como se ha mencionado, la agricultura de regadío ha aumentado considerablemente el consumo de electricidad después de la modernización para bombear y distribuir el agua de riego. Al mismo tiempo, la agricultura, junto con el sector agroalimentario, es un sector que presenta grandes capacidades para dinamizar la economía, especialmente en áreas con alto componente rural. Por estas razones, este aspecto se analizará en los capítulos 1 y 2 de esta tesis, a través del estudio del consumo eléctrico en el regadío, y el diseño y la evaluación del impacto en el coste de sistemas tarifarios alternativos. Por tanto, un primer objetivo de esta tesis es estudiar el papel que juega el sistema eléctrico en el sector agrícola con el objetivo de identificar los principales problemas económicos a los que se enfrenta este sector como usuario de la electricidad y, a veces, productor, como el bajo nivel de competencia, la evolución de los recientes incrementos en los precios y las posibles reformas de la estructura en el futuro. Analizamos la viabilidad de diferentes medidas como la reducción o la eliminación de las tarifas de potencia, la implementación del autoconsumo o el incremento de la conexión de red con Europa. Dada la disponibilidad de los datos ofrecidos por la CGRAA, y su representatividad en el total de regadío de esta región, en los capítulos 1 y 2, centraremos el estudio en esa área, analizando la producción y el consumo eléctricos de los sistemas de riego de los miembros de la CGRAA. Los resultados del capítulo 1, donde ofrecemos una visión general de todo el sistema eléctrico español, destacando los principales problemas que hemos detectado y donde proponemos posibles alternativas para reducir algunos de sus problemas en España y, particularmente, en la agricultura de regadío, nos iluminarán para el resto de la tesis, dándonos cuenta de la importancia del sector eléctrico y la necesidad de su análisis y herramientas para su estudio.
1 Universidad de Zaragoza
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Continuando en este marco, el capítulo 2 se centra en la evaluación de un instrumento concreto para reducir los costes energéticos en la agricultura de regadío, la llamada “tarifa verde” (o tarif vert en francés), aplicada en Francia, o alguna medida similar, como una medida transitoria, y su impacto en la agricultura de regadío. Concretamente, el objetivo es evaluar si la aplicación de una reducción de las tarifas de acceso por potencia (hecho por esta tarifa francesa) puede favorecer la agricultura de regadío en términos de reducciones de costes energéticos. Después, expandimos el foco a todo el sistema eléctrico español en el contexto de una economía multisectorial. Una descripción más precisa y un análisis de los sistemas energético y eléctrico, su composición actual y su relación con el resto de sectores económicos requiere una modelización previa del sistema de energía desagregando en tecnologías productivas y actividades de negocio, y su integración en un modelo general de comportamiento de la economía, éstos son otros dos objetivos principales de la tesis y a los que dedicamos los capítulos 3 y 4. Las actividades de generación, transporte, distribución y comercialización se separaron y la misma empresa no puede desarrollar más de una de estas actividades. En consecuencia, para representar de una forma más detallada la actual estructura del sector, desagregamos en una tabla input-output el sector de la energía en dichas actividades y en cinco tecnologías de producción. Ésta será una de las contribuciones de la tesis, ya que, hasta donde sabemos, no existe ningún estudio previo que muestre esta total desagregación del sector energético. La construcción de estas TIO y MCS desagregadas para España para 2013 y el análisis de la estructura y la relación entre el sector eléctrico y el resto de la economía se mostrarán en el capítulo 3. Más aún, sobre la base de la tabla construida, esta tesis contribuye a la literatura con un MEGA desagregado por tipo de actividad y por tecnologías de producción con el foco en el sistema eléctrico español. Hasta donde nosotros conocemos, no hay ningún estudio previo con este nivel de detalle para la economía española, el cual es, no obstante, muy relevante en España para tratar algunos aspectos complejos en la generación y distribución de energía. Dedicaremos parte del capítulo 4 a la construcción y explotación del MEGA. Con esta herramienta seremos capaces de simular algunas políticas de cambio, concretamente, analizaremos en el capítulo 4 algunos objetivos fijados por la Unión Europea para España en términos de electricidad y observar sus efectos sobre la economía, siendo estas aplicaciones otro de los objetivos de la tesis.
Algunos resultados Tras haber analizado algunas políticas de cambio aplicadas a datos de regadío en el capítulo 1, una lectura del análisis de los resultados sugiere la posibilidad de obtener mejoras en el sistema y en la economía a través de cambios en el sistema de tarifas, reduciendo o eliminando el pago por potencia y compensando con un aumento en el pago por consumo de energía. Igualmente, los primeros resultados obtenidos apuntan la importancia del desarrollo del autoconsumo, teniendo en cuenta el importante papel que juega la red eléctrica tanto para la implementación del autoconsumo en sí mismo como para aumentar la competencia si esta red se extiende a Europa, aumentando así importaciones y exportaciones de energía. Con estas medidas sería posible reducir costes eléctricos en la agricultura de regadío y, también, sería posible mejorar algunos de los otros problemas que el sistema eléctrico español presenta. Más aún, los resultados obtenidos en este capítulo 1, definen el tema y el hilo conductor de esta tesis. La importancia de este capítulo, cuya mayor parte se encuentra recogida en el artículo “Electricity costs in irrigated agriculture: A case study for an irrigation scheme in Spain”, se plasma en su publicación en Renewable & Sustainable Energy Reviews, ver Langarita et al. (2017). Viendo la importancia de la agricultura de regadío como conductor de la economía, y teniendo en cuenta la eliminación de las tarifas de acceso por potencia propuesta en el capítulo 1, particularizamos a una medida más concreta en el capítulo 2, el cual pretendía analizar una medida con la que tratar de reducir costes energéticos en la agricultura de regadío, además de tratar de debilitar algunos de los aspectos críticos del sistema eléctrico español, como, por ejemplo, la penalización de la irregularidad temporal. Para eso, proponemos la implementación en España de una tarifa francesa aplicable a la agricultura. Los resultados de este capítulo sugieren que los costes
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energéticos en la agricultura de regadío se reducirían si cambiásemos las actuales tarifas en España por la tarifa francesa Tarif Vert, cuya principal ventaja es el pago por “potencia facturada”, la cual es una gran diferencia con las tarifas españolas, ya que la cuantía final pagada con la tarifa francesa es mucho más baja que la pagada en España. Una buena parte de este capítulo se encuentra publicada en el artículo “Los costes energéticos en la agricultura de regadío. Alternativas para su reducción y efectos de la implantación de una tarifa verde en España”, en Regional and Sectoral economic studies, ver Langarita et al. (2016). Abriendo el foco a toda la economía española desde una perspectiva multisectorial, en el capítulo 3 estudiamos la estructura del sector eléctrico en España haciendo uso de una tabla input-output y una matriz de contabilidad social, las cuales se construyen y desagregan en este capítulo. Nuestros hallazgos del capítulo 3 con respecto al sector eléctrico fueron sorprendentes. Se podría pensar, debido a su carácter esencial para una economía, que la electricidad podría ser un sector clave. Sin embargo, esto es cierto sólo para Comercialización de electricidad, mientras todos los demás excepto Actividades relacionadas son sectores arrastre, o no significativos. Una gran parte del capítulo 3 se encuentra publicada en el artículo “The electricity industry in Spain: a structural analysis using a disaggregated input-output model” en Energy, ver Duarte et al. (2017). Viendo la necesidad de transformar el proceso productivo hacia un sistema decarbonizado para mantener el medio ambiente, necesitamos rediseñar el mercado eléctrico europeo, ya que es uno de los sectores que afecta a las emisiones de CO2. En este sentido, el mercado eléctrico europeo se enfrenta a varios retos, como el acoplamiento del mercado o la implementación de políticas comunes. En este contexto, la Unión Europea ha establecido varios objetivos para aumentar el comercio de electricidad entre los países de la UE o para mantener el medio ambiente. Con el objetivo de estudiar los efectos de algunas medidas de política en términos de mejorar el sistema eléctrico, analizamos en el capítulo 4 algunos de los objetivos establecidos por la UE para España: (1) aumento de la integración con la red eléctrica europea, porque actualmente la competencia externa es muy baja y se necesita un aumento en el comercio; (2) aumento del uso de fuentes de energía renovable para mantener el medio ambiente; y, (3) aumento de la competitividad del sector eléctrico español para aumentar la eficiencia. Para ver los efectos económicos y medio ambientales de estos escenarios, hemos hecho uso de un modelo de equilibrio general aplicado, en el que las actividades de generación, transporte, distribución, comercialización y actividades relacionadas al sector eléctrico están representadas de forma separada y se representan también diferentes tecnologías productivas. Un importante resulta-
do del capítulo 4 es la construcción del MEGA en sí mismo (el cual puede verse en el Gráfico 1) porque tiene en cuenta los detalles de la actual estructura e interrelaciones entre los sectores eléctricos y el resto de la economía, entre el sector eléctrico y el sector exterior, y entre las diferentes actividades dentro del sector de la energía. Podemos observar incrementos en la producción final de la economía con incrementos especialmente notables en la producción de electricidad, encontrando también en el segundo escenario importantes reducciones en las emisiones de CO2. La importancia de este capítulo queda confirmada, ya que ha sido presentado en varias conferencias internacionales, como la 26th International Input-Output Conference o la 58th European Regional Science Association (ERSA) Conference.