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Proyecto FOTOPUR: sistema innovador para aprovechamiento fotovoltaico y reducción de emisiones en balsas de purines

Escrito por: Marcos Agudo Vicente - Técnico de proyectos I+D+i de Intergia

CONTEXTO AMBIENTAL: IMPACTO DE LA GANADERÍA EN LAS EMISIONES ATMOSFÉRICAS

El principal impacto de la ganadería sobre el medio ambiente son las emisiones de amoníaco (NH3) y las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI), como el metano (CH₄) y el óxido nitroso (N20).

De acuerdo con la European Environment Agency (EEA)1 , el sector agrario es causante de casi el 11 % de las emisiones de GEI en la Unión Europea, más del triple que los vuelos internacionales.

Por otro lado, como informa el Programa Nacional de Control de la Contaminación Atmosférica 2023-2030 del Ministerio para la Transición Ecológica (MITECO)2 , las actividades agrícolas y ganaderas son responsables del 96% de las emisiones de amoníaco a la atmósfera en España (Figura 1).

Estas emisiones se deben principalmente a la gestión y almacenamiento de estiércoles del ganado y a su aplicación en el campo como fertilizantes.

 

Figura 1. Emisiones de amoníaco por sector agrario (Actualización del Programa Nacional de Control de la Contaminación Atmosférica 2023-2030. MITECO. 2024).

 

CONTEXTO LEGISLATIVO: EXIGENCIAS ACTUALES EN MATERIA DE EMISIONES DE AMONÍACO

Como respuesta, se han adquirido compromisos europeos en materia de reducción de la contaminación del aire y acción contra el cambio climático que se traducen en estrategias nacionales y legislación específica.

Para el caso de la ganadería española, en el Real Decreto 306/2020, de 11 de febrero se establece que:

Las explotaciones de ganado porcino de nueva instalación deberán adoptar medidas para reducir al menos el 80 % de las emisiones de NH3 en balsas de purines, respecto a su superficie sin cubrir

Las explotaciones existentes con capacidad productiva superior a 120 UGM deberán cubrir la superficie de almacenamiento de estiércoles con técnicas que reduzcan un 40 % las emisiones, respecto a la superficie sin cubrir.

 

Respecto a la etapa de almacenamiento del purín en balsas, las emisiones de amoníaco aumentan cuanto mayor sea la superficie de contacto entre el purín y la atmósfera (Figura 2). Por ello, las Mejores Técnicas Disponibles sugieren cubrir la superficie de las balsas para evitar la emisión de NH3 .

Figura 2. Esquema del proceso de la volatilización del amoníaco (NH3 ). (Adaptado de Snoek et al., 20123 ).

 

CONTEXTO ECONÓMICO: IMPULSO A LAS ENERGÍAS RENOVABLES EN EL MEDIO RURAL

En base a criterios tanto medioambientales como económicos, cada vez más explotaciones agrícolas están apostando por las energías renovables.

En el medio rural, la opción más eficiente es instalar un sistema de energía fotovoltaica para autoconsumo.

 

De esta manera se consigue:

Abaratar costes en la factura eléctrica.

La obtención de energía en caso de explotaciones que se encuentren alejadas de la red nacional.

 

FOTOPUR: LA EVOLUCIÓN TECNOLÓGICA DE LA FOTOVOLTAICA FLOTANTE APLICADA AL PORCINO

De la idea a la práctica: primeras pruebas en balsas de purines

Con el objetivo de responder tanto a las necesidades medioambientales y económicas como a las obligaciones legislativas, entre 2020 y 2023 se desarrolló en Aragón el proyecto “Alternativas en el aprovechamiento y control del potencial de las balsas de purines”, en el marco de las subvenciones de apoyo a acciones de colaboración de agentes del sector agrario.

Se trata de la primera experiencia a nivel mundial que combina la fotovoltaica flotante con balsas de purines (Figura 3), mediante un prototipo instalado en una granja de madres en el municipio de Tauste.

Al medir las emisiones y la producción fotovoltaica se alcanzaron resultados positivos:

Pero también se observaron problemas:

Degradación de algunos materiales metálicos (acero), que sufrieron corrosión por la exposición al ambiente amoniacal.

Se llegó a la conclusión de que, si bien los resultados eran prometedores, resultaban insuficientes, debido a la baja reproducibilidad de los métodos de medición de gases empleados.

Figura 3. Instalación pionera de fotovoltaica flotante sobre balsa de purines, desarrollada en una granja de madres de Tauste

Hacia una solución integrada: energía solar y control de emisiones

A raíz de esta experiencia, algunos de los miembros del proyecto aragonés decidieron continuar explorando esta solución, escalándola a nivel nacional y probándola en distintas tipologías de granjas porcinas.

De esta manera, surge el proyecto FOTOPUR: Sistema de aprovechamiento fotovoltaico y reducción de emisiones de las balsas de purines en granjas porcinas.

FOTOPUR se enmarca en la convocatoria 2023 de ayudas para la ejecución de proyectos de innovación de interés general por grupos operativos de la Asociación Europea para la Innovación en materia de productividad y sostenibilidad agrícolas (AEI-Agri)

El Grupo Operativo, del mismo nombre, que se ha conformado para desarrollar el proyecto está coordinado por la A.D.S. de Porcino Nº1 de Tauste. El resto de miembros son las empresas Intergia Energía Sostenible, SL y Tauste Centro Gestor de Estiércoles, la Cooperativa del Bajo Duero (Cobadu) y las Universidades de Zaragoza y Politécnica de Cartagena.

El proyecto tiene como finalidad la búsqueda y el desarrollo de soluciones innovadoras y rentables que permitan al sector porcino reducir la emisión de gases perjudiciales, como el amoniaco y el metano, aprovechando la superficie de las balsas de purines para la producción de energía eléctrica proveniente de fuentes renovables.

Sus objetivos son:

Determinar la aplicabilidad de sistemas fotovoltaicos flotantes, tanto existentes en el mercado como diseñados específicamente para balsas de purines.

Medir su impacto en las emisiones contaminantes de las balsas.

Evaluar los impactos sociales, económicos y medioambientales de las soluciones propuestas.

 

Para ello, se llevarán a cabo dos prototipos demostrativos en los que se cubrirán con sistemas flotantes las balsas de purines de dos granjas de cerdos.

Los primeros pasos del proyecto han sido:

Analizar el estado del arte en cuanto a métodos de cubrimiento de balsas de purines e identificar los requerimientos que debe un cumplir un sistema flotante que incorpore fotovoltaica para ser instalado sobre una balsa de purines.

Identificar elementos flotantes existentes en el mercado (para fotovoltaica flotante en concreto y para otras aplicaciones) y estudiar sus características.

A partir de las necesidades del prototipo y de las características de cada sistema, identificar los sistemas más adecuados.

Plantear modificaciones necesarias para adaptar algunos de esos sistemas a su aplicación en balsas de purines.

 

PROTOTIPO 1

Granja de madres en Zamora con sistema comercial de FV flotante

Uno de los dos prototipos se desarrolla en una granja de 1.400 madres en el término municipal de Calzada de Tera (Zamora).

La granja está conectada a la red eléctrica y ya cuenta con una instalación fotovoltaica para autoconsumo. El nuevo sistema fotovoltaico que forma parte del prototipo se integrará con el existente, aumentando la potencia total y el porcentaje de autoconsumo.

La balsa de purines donde se va a montar el prototipo tiene una superficie de unos 817 m2.

 

Para cubrir la balsa de purines, se utilizará un sistema fotovoltaico flotante comercial de manufactura española, que ya se emplea habitualmente en balsas de agua, adaptado para su aplicación en balsas de purines para asegurar la máxima superficie de cubrimiento posible (Figura 4).

Se han sustituido todos los elementos de acero por componentes de aluminio, más resistente a la corrosión en ambientes amoniacales. Adicionalmente, se emplearán elementos hexagonales de plástico con lastre para rellenar los huecos entre flotadores que quedan sin cubrir y el resto de la balsa (Figura 5).

En total, el prototipo a instalar tiene una dimensión de 13,5 x 25 m (Figura 6) y cuenta con pasarela de acceso. Para aumentar la seguridad, el perímetro de la isla flotante y la pasarela incorporan barandillas de aluminio.

Figura 4. Esquema del sistema fotovoltaico flotante comercial adaptado para su instalación en balsas de purines, con estructura de aluminio resistente a la corrosión amoniacal.

Figura 5. Elementos hexagonales de plástico con lastre utilizados para cubrir los huecos entre flotadores y aumentar la superficie de cubrimiento de la balsa

Figura 6. Vista aérea del diseño del prototipo (13,5 × 25 m) sobre la balsa de purines, incluyendo la isla flotante y la pasarela de acceso.

El sistema fotovoltaico cuenta con un total de 56 paneles y una potencia pico de 33,04 kWp.

Con los flotadores se consigue cubrir de manera efectiva en torno al 20% de la balsa, lo que, sumado al cubrimiento proporcionado por los elementos hexagonales, permitirá alcanzar más del 90 % de la superficie.

La producción fotovoltaica esperada es de 50,04 MWh/año y, de ser autoconsumida por la granja en su totalidad, conseguiría ahorrar hasta un 22 % de su factura eléctrica.

 

PROTOTIPO 2

Granja de cebo en Tauste con un sistema innovador

El otro prototipo se desarrolla en una granja de cebo con 6.038 plazas en el término municipal de Tauste (Zaragoza).

La granja está aislada de la red eléctrica y, hasta el momento, obtenía su energía de un generador diésel y de un pequeño sistema fotovoltaico para el movimiento automático de las ventanas.

La balsa de purines donde se va a instalar el prototipo tiene una superficie total de 1.100 m².

Para cubrir la balsa de purines se empleará un sistema artesanal específicamente diseñado para esta aplicación.

 

El prototipo cuenta con una plataforma modular de muelle flotante conformada por elementos cúbicos de plástico (Figura 7). Sobre esa plataforma se monta una estructura metálica de aluminio (resistente a la corrosión amoniacal) para soporte de los paneles fotovoltaicos inclinados (Figura 8).

Figura 7. Plataforma modular de muelle flotante conformada por elementos cúbicos de plástico.

Figura 8. Estructura metálica de aluminio diseñada para soportar los paneles fotovoltaicos inclinados sobre la plataforma flotante.

La distribución e inclinación de los paneles se ha optimizado para asegurar la eficiencia energética a la vez que la estabilidad estructural del sistema.

En total, el prototipo a instalar tiene una dimensión de 10 x 11 m (Figura 9) y cuenta también con una pasarela de acceso y barandillas perimetrales para aumentar la seguridad.

El sistema fotovoltaico cuenta con un total de 16 paneles y una potencia pico de 9,28 kWp

Con este prototipo se consigue cubrir de manera efectiva un 12 % de la balsa.

La producción fotovoltaica esperada es de 14,90 MWh/año y, de ser autoconsumida por la granja en su totalidad, conseguiría ahorrar hasta un 34 % de su factura eléctrica.

Figura 9. Vista aérea del diseño del prototipo (10 × 11 m) instalado sobre la balsa de purines, incluyendo la isla flotante y la pasarela de acceso.

Los dos prototipos demostrativos se van a instalar a finales de 2025.

Para su montaje se han diseñado unos procedimientos de montaje específicos, teniendo en cuenta las medidas de seguridad necesarias (barandillas de seguridad, EPIs, anclajes, etc.)

Ambos prototipos se han diseñado para soportar adecuadamente el ambiente amoniacal de las balsas y evitar la creación de bolsas de metano. Además, son compatibles con su vaciado y llenado.

 

PRÓXIMOS PASOS: EVALUACIÓN Y MEDICIÓN DEL IMPACTO REAL

Una vez instalados los prototipos, comenzarán las mediciones de NH₃, tanto en la zona cubierta como en un área de control sin cubrir, empleando un protocolo estandarizado mediante cámara dinámica flotante (Figura 10).

En total, se realizarán 24 mediciones puntuales por prototipo durante las estaciones de primavera e invierno.

El análisis de los resultados permitirá identificar el método más eficaz para reducir emisiones, con vistas a llevar la solución al mercado.

FOTOPUR busca así aportar al sector porcino una solución eficaz y rentable al problema de las emisiones de amoníaco causadas por los purines.

Figura 10. Cámara dinámica flotante empleada para la medición estandarizada de emisiones de amoníaco (NH₃) en zonas cubiertas y de control de la balsa.

BIBLIOGRAFÍA
1. European Environment Agency, “Agriculture and food system”. Accessed: Sep. 09, 2025. [Online]. Available: https://www.eea.europa.eu/en/topics/in-depth/agriculture-and-food

2. Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico, “Actualización del Programa Nacional de Control de la Contaminación Atmosférica 2023-2030”. Accessed: Sep. 09, 2025. [Online]. Available: https://www.miteco.gob.es/content/dam/miteco/es/calidad-y-evaluacion-ambiental/sgalsi/atm%C3%B3sfera-y-calidad-del-aire/emisiones/pol-med/actualizacion_pncca2023_240115.pdf

3. D. J. W. Snoek, N. W. M. Ogink, H. Stigter, and P. W. G. Groot Koekamp, “Sensitivity analysis of a mechanistic model for the ammonia emission of dairy cow houses,” in ASABE – 9th International Livestock Environment Symposium 2012, ILES 2012, 2012, pp. 416–421. doi: 10.13031/2013.41555.

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