Impacto del uso de paneles solares por productores lecheros de los Altos de Jalisco

Los procesos globales, los factores económicos, la expansión de los mercados, la contaminación ambiental y los procesos productivos son fundamentales en el siglo XXI, los sistemas productivos pecuarios no están exentos de esta realidad, por el contrario todos están aspectos están inmersos en el proceso de producción agroalimentaria. Por otra parte las necesidades de proteína animal han provocado que el humano consuma carne y leche en sus diferentes presentaciones. Por ello el sector de producción láctea se ha globalizado, con intercambios tecnológicos e insumos incluidos los alimentarios (FAO, 2010; Huerta et al, 1989; Wattiaux et al, 2012) y el uso de energéticos para la realización de las actividades productivas. En años recientes el impacto ambiental ocasionado por la producción ganadera ha alcanzado una especial significancia, sobre todo en la generación de gases con efecto invernadero provenientes de las vacas, como son el metano y el dióxido de carbono (CO₂), hace poco una nota científica de la FAO, mencionaba que “una vaca contamina más que un auto” está revolucionando la forma de ver a las vacas y muchas personas que desean cuidar el medio ambiente piensan en eliminar las vacas para bajar los niveles de contaminación, pero ellos no desean dejar sus autos, en México se estima que existe el doble de vacas que de autos (31 millones de vacas contra 15 millones de autos), actualmente se estima que se produce el 37 por ciento del metano que llega a la atmosfera por parte de las vacas (Díaz F. 2007); En el año 2007 el sector pecuario emitió 1,969 millones toneladas CO₂-eq (±26 porcentaje) de estos 1,328 millones se atribuyen a la producción láctea, 151 a la obtención de carne de animales sacrificados y 490 de terneros en engorda (FAO, 2010). El sector lácteo de manera global contribuye con un 4% del total de las emisiones antropogénicas (FAO, 2010). De acuerdo a las estimaciones del banco mundial en México el total de emisiones de CO₂-e fueron 4,3 toneladas per cápita, el porcentaje de estas emisiones de energía eléctrica es un 88,9% originada por uso de combustibles fósiles. De acuerdo con Alonso et al, 2011 del Instituto nacional de investigaciones nucleares de México las emisiones de CO₂ equivalentes fueron para el 2008 de 0,466 ton de CO2/MWh para el 2015 paso a 0,458 ton CO₂-e/MWh (Rodríguez A.A, 2017), lo que significa que cada día utilizamos técnicas de generación de energía eléctrica más contaminantes. De acuerdo a las estimaciones del Banco Mundial en México, el total de emisiones de CO₂-e equivalente fue de 4,3 ton per cápita, entre el periodo de 2004-2014, se incremento el consumo nacional de energía eléctrica a una tasa promedio de 2.9% anual. Con la entrada en vigor de la reforma energética se impulso de manera importante la adquisición de paneles solares para la autogeneración de energía eléctrica; este impulso contribuyó con un granito de arena a reducir la demanda.

En nuestro país existen cuatro sistemas de producción lechera; especializado, semi especializado, doble propósito y familiar o de traspatio, (Meléndez et al 2008, Rodríguez 1998; SAGARPA, 2011). En este último se combinan actividades agrícola y pecuaria (Espinosa, 2008; Martínez 2002), se sitúa en una pequeña extensión de terreno donde se ubican las viviendas del propietario; pueden ser de tipo estabulado o semi estabulado con animales encastados de Holstein (SAGARPA, 2011). Ocasionalmente cuentan con tierras de riego y de temporal, aprovechan los residuos de cosechas que son complementados con concentrado, además predomina la pequeña unidad productiva que utiliza su propia mano de obra, que les permite subsistir a pesar de los costos de la alimentación (Martínez et al 2002).

En México desde 1990 el número de cabezas de ganado a aumentado hasta los 2.45 millones en el 2015 (SIAP 2017) y la producción de leche ha aumentado año con año desde esas fechas a razón del 2.83% anual en promedio; ésta se ha dado por el aumento en el número de animales y productividad; Muchos productores se han declarado en quiebra en los últimos años y tan solo entre 2003 y 2008 han dejado esta actividad cerca de 250 mil ganaderos (Meléndez et al 2007), sin embargo en el mismo periodo de tiempo el inventario nacional de ganado lechero paso de 2´169,669 animales en el 2003 a 2´398,639 para el 2012 tomado de SIAP 2013; esto indicaría que se está concentrado la producción cada día en los grandes y desaparecen lentamente las explotaciones pequeñas. La industria pecuaria se encuentra en plena expansión y con ella las emisiones de gases de efecto invernadero. Estimando que la producción promedio por día oscila entre 6 a 12 litros y proveen el 7,98% de la producción nacional de leche (Espinosa et al 2008).

La ONU estima que la población mundial llegará a los 9 mil millones en el año 2050, esto significa que el consumo de carne y productos lácteos también aumentarán, de hecho se calcula por la FAO que estos productos se duplicaran sus consumos (Díaz, 2007); y este aumento de la población bovina contribuirá aún más con emisiones de gases de efecto invernadero por lo que es necesario eficientar el consumo de electricidad en las instalaciones pecuarias para producir la mayor cantidad de leche por kWh consumido.

En el mercado de los paneles solares se cuenta con cuatro tipos principales módulos fotovoltaicos de silicio multicristalinos, de películas delgadas, módulos multicristalinos anticipados, y módulos de películas delgadas previas; los módulos tienden a ser eficientes en el mismo orden, los menos eficientes son los primeros hasta llegar a los más eficientes al final de la lista. (Alsema 2000) revisó los análisis previos de energía, sus mejores estimados de electricidad usados para hacer un futuro-cercano, fotovoltaicos sin marco fueron de 600 kWh/m² por módulos individuales de cristal de silicio y 420 kWh/m² por silicio multicristalino.

El estudio se llevó a cabo en el sur de la región de Los Altos de Jalisco, zona que se caracteriza por su alto nivel de producción agropecuaria, destacándose la producción de avicultura intensa, leche, porcicultura, el maíz para consumo humano y animal, cuenta con 6,667,36 km² , equivalente al 8,33% de la superficie del estado de Jalisco Comisión Estatal del Agua Jalisco 2012. se encuentra entre los 1680 a los 2100 metros de altitud (sobre el nivel del mar), con un promedio de 1866 metros, con precipitaciones de 753 mm al año (de 553 mm y máxima de 937 mm) con una temperatura media anual de 19,0°C (16,9 a 19,5°C) (Comisión Estatal del Agua Jalisco 2012); edafológicamente se encuentran los característicos suelos rojos de la Región Alteña, luvisol férrico, suelos profundos, fértiles y bien drenados de origen basáltico (INEGI, cartas).

El estudio se desarrolló por un periodo de dos años completos, entre 2013 y 2017, en los que se realizaron visitas y entrevistas con los productores en sus unidades de producción, se revisaron documentos oficiales, encuestas y se aplicaron cuestionarios en una muestra aleatoria de productores. La producción total anual fue contabilizada lo mismo que el consumo de energía eléctrica en kWh tanto para productores que tenían instalados paneles solares o no, el nivel tecnológico, costo de producción, promedio de vacas en producción por establo así como tecnológico en el proceso de ordeña; los productores que instalaron paneles solares durante el proceso se contabilizo todo lo anterior antes y después de la instalación de los mismos.

El cálculo de los costos se utilizó la metodología de costos de producción por insumos (Huerta et al 1989, Meléndez et al 2004), considerando para el precio promedio de venta por litro de leche, la producción total (litros) y costo total de energía eléctrica en la granja. En la región de Los Altos de Jalisco existen una variedad de sistemas de producción de leche, y nivel tecnológico así como diferentes sistemas de mercadeo de leche, cada cual con su precio de venta por litro.

Se consideró el precio de venta de leche fría del año 2017 que estuvo entre 5,30 a 6,00 pesos/L; y estos varían dependiendo de factores como el lugar de venta de la leche, la grasa, crioscopia, enzima reductasa, sólidos totales o sedimentos presentes. Existen incluso compradores que consideran en el precio final el tipo de ordeñadora que utiliza el productor (ordeñadoras en línea) y se premia dependiendo el tipo de piso en las sala de ordeña (cemento o tierra). Los precios que fueron considerados en el presente estudio fueron de 5.80 pesos por litro de leche fría recogida fría en las instalaciones del rancho, ya que fue el precio más común encontrado en el estudio.

Los precios de venta de la energía eléctrica son variables de acuerdo a las tarifas establecidas por la CFE en México, estos van desde los 0.29 hasta los 13.878 pesos por kwh consumidos, las tarifas se clasifican en 8 regiones y la zona de estudio pertenece a la región central, además los consumidores se clasifican en domestica, comercial, servicios, agrícola, mediana industria y gran industria; el tipo de tarifa para los consumidores pecuarios es la tarifa 9, 9m, 9cu, para esta el rango básico es de 1 a 75kwh y es de 0.789, en el rango intermedio el precio de 76- 140 kwh es de 0.951 y los excedentes en el consumo varían de 2.90 a los 13.878 según el consumo.

Los productores lecheros considerando el concepto de consumo de energía eléctrica, fueron divididos en dos grandes grupos; primero “los pequeños” productores que presentan consumos menores de 800 kwh al mes y que en su recibo tienen pagos bimestrales en promedio de 1,371 kwh, esto es un consumo de 28.24 kwh/vaca/mes; Pero este consumo varia a lo largo del año, 1364 kwh para enero-febrero, 1410 kwh para marzo-abril, 1401 kwh para mayo-junio, 1426 kwh para julio-agosto, 1357 kwh en septiembre-octubre y finalmente 1267 kwh para noviembre-diciembre; de este consumo se puede deducir que el mayor consumo se presenta en los meses de mayor producción en las praderas y campos alteños julio y agosto que son los meses donde se presentan más lluvias en el año; el menor consumo es para noviembre y diciembre lo que se puede atribuir a los meses de más frio y en donde se necesita menor cantidad de energía para mantener la leche fría en los tanques y/o puede corresponder con los meses de menor producción de leche del año. Y segundo los productores con consumos “altos” con consumos superiores a los 1,500 kWh al mes, poseen un esquema de pago mensual con establos mayores a 100 vacas en ordeña poseen establos promedio de 187.22 vacas, con producción de 27.76 lts/vaca y tienen consumos promedio de 19,768 kwh anuales, esto es 1,480.66 mensuales; Pero este consumo varia a lo largo del año, 1,705 kwh para enero, 1,669 kwh para febrero, 1,351 kwh para marzo, 1,385 kwh para abril, 1,828 kwh para mayo, 1,595 kwh para junio, 1,395 kwh para julio, 1,419 kwh para agosto, 1,969 kwh en septiembre, 1,801 kwh para octubre, 1,664 en noviembre y finalmente 2,005 kwh para diciembre, estos consumos presentan altibajos a lo largo del año los que no se pueden atribuir a algún factor en particular; esto indicaría que los efectos medio ambientales tienen más efecto en los consumos de electricidad sobre los productores pequeños de leche que los grandes.

Los resultados de la suma de todos los productores entrevistados, por tamaño de explotación, arrojó que poseen en promedio 118.61 vacas en ordeña, las que producen un promedio diario de 24.06 litros de leche, con producciones anuales de 1´133,679 litros por establo, para lo cual requieren de 14,346.25 kWh para producir esta leche, cada litro requiere de 0.0282 kWh para ser producido, estos productores tenían o tienen pagos mensuales por consumo de energía eléctrica de 11,374.36, este grupo de productores se dividió en cuatro grupos, los que se presentan en los cuadros 1 y 2.

Los ahorros en los costos de la factura eléctrica dependieron de la cantidad de paneles solares instalados, el grupo de mayor cantidad adquirida fueron los grandes productores con promedio de 280 vacas y que promediaban 56 paneles por establo los que alcanzaron producciones de 26,572 kwh al año y que dejaron de emitir 9,19 toneladas de CO2 al ambiente, seguido de los productores con 108.16 vacas que generaron 11,797 y con ahorros de 8.41 toneladas, seguidos por los de 52.62 vacas, con generación de 26,425 y un ahorro de 7.58 toneladas y finalmente las explotaciones más pequeñas con promedios de 33.66 vacas y una generación de 2418 kwh y un ahorro de CO2 de 1.26 toneladas esto visto desde un punto de vista general; al considerar la productividad de las vacas y medir este ahorro de CO2 por litro de leche producido las más eficientes fueron los grandes productores con 0.003331 gramos de CO2 por litro de leche producido, pero los grupos de 108.16 vacas al ser comparados con el de 52.62 vacas generan casi la misma cantidad de energía eléctrica 11,797 contra 11,886, pero al considerar la productividad de las vacas se tienen prácticamente el doble de las emisiones de los productores de 52.62 vacas con 0.017422 contra 0.005519; siendo los más consumidores de energía eléctrica por litro producido los pequeños con establos promedio de 33.66 vacas y emisiones de 0.021134. De acuerdo a los últimos registros el proceso de producción de energía eléctrica en México produce 0.458 t/MWh de CO₂ al medio ambiente (Rodríguez A.A, 2017), debido principalmente a que se queman combustibles fósiles para su producción, este factor fue el que se considero para el cálculo que se presenta en el Cuadro 1.

Para determinar el costo por concepto de energía eléctrica se deben considerar aspectos como: el costo de la energía eléctrica es variable de establo en establo, existen diferentes rangos de precios por consumo mensual, lo que provoca que se tengan diferentes precios por kWh, los que van de; $ 0,93 a los 3,76 por unidad, tamaño y tipo de equipamiento e instalaciones de ordeña establecidos, y cantidad de energía producida por los paneles solares. Los pagos del recibo de la CFE vario de un promedio 5,696.50 para productores pequeños de 38 vacas y con 21.5 paneles solares instalados a pagos de 343 pesos con un ahorro promedio de 233.94 pesos por panel solar; para productores grandes con promedios de 118 vacas y 31.5 paneles solares instalados el pago vario de 16,500 pesos a 10,255 pesos con ahorros promedio de 226.68 pesos por panel solar; el estudio general arrojo ahorros por panel solar promedio de 232.93 pesos por unidad.

El precio de venta del litro de leche no fueron similares entre los grupos de establos, los que variaron entre los 5.30 y 6.00 pesos por litro, pero teniendo un promedio de 5.80 pesos; los productores pequeños con establos de 33.66 vacas y producciones de 225,127 litros obtuvieron ingresos por venta de leche por $1´305,734 pesos, para los establos que promediaron 52.62 vacas y producciones de leche de 390,958 litros obtuvieron ingresos por venta de leche por $2´267´,554, 108.16 vacas y producciones de 1´102,287 litros obtuvieron ingresos por venta de leche por $6´392,266, los de 208 vacas y producciones de 2´192,215 litros obtuvieron ingresos por venta de leche por $ 12´714,848, los de 460 vacas y producciones de 4´177,279 litros obtuvieron ingresos por venta de leche por $ 24´228,218.

Concluyendo que de acuerdo a los datos de producción de los paneles solares estudiados en la zona de Los Altos de Jalisco se encontró que tienen una producción promedio de 0.8050 kwh/día ± 0.2874, lo que representarían 293.825 ± 104.901 anuales; considerando la literatura la producción debe ser de 1.15 kwh día, pero de acuerdo a las estimaciones de (Alsema 2000), un metro cuadrado del tipo de paneles utilizados en la región debe producir anualmente 420 kWh/m² , claramente no se alcanzan las estimaciones ofertadas por los vendedores y de lo citado en la literatura, esto se debe en primer lugar al tipo de paneles instalados, ya que de los cuatro tipos principales que se ofertan en el mundo, en esta zona se venden preferentemente los paneles más económicos y por tanto menos eficientes, esto se debe en primer término a la poca información que se tiene de parte de los consumidores sobre la calidad de los diferentes materiales, seguido de falta de mantenimiento de los mismos por parte de los propietarios, la mala orientación y acomodo de los paneles que muchas veces son colocados en las estructuras ya existentes en la explotación y que no siempre corresponden a las recomendaciones técnicas y finalmente por el ambiente de trabajo de los establos lecheros los que por cuestiones de sanidad evitan al máximo la humedad y casi siempre proporcionan alimento en polvo y seco, esto provoca polvo tanto del piso del establo como del alimento que ensucia los paneles y baja en forma indirecta la radiación que llega a los mismos. El costo de los paneles solares es de alrededor de 5,000 pesos por unidad, pero esto es solamente el panel, una vez que se agrega la estructura, instalación, accesorios necesarios, convertidores, cableado etc. el costo total se duplica, rondando los 8,000 pesos por panel y dependiendo de una serie de factores.

Los rangos de producción de leche del estudio de (Wattiaux et al. 2012) hechos en la misma zona de estudio arrojaron que es de 22,4 ± 2,4 L en el presente estudio la producción fue de 24,06 ± 5,79 L, cercano a la producción individual de los establos encuestados, pero que también muestra una mejora en la productividad de los establos en los últimos años. En estudios hechos por la Universidad de Wisconsin en el año 2012, reportan que el costo de la electricidad en sistemas familiares es de un 3,35% y para los sistemas especializados del 2,68%, esto puede llegar a representar ahorros del 1.5 al 2.0%. Por otra parte, se puede notar que conforme aumenta en número de animales en las explotaciones lecheras el consumo de energía aumenta, pero se vuelve más eficiente su uso, los costos de la energía electica siguen el mismo comportamiento, y el pago por litro de leche mejora en esa misma proporción. Si el futuro de las explotaciones lecheras dependiera de la eficiencia energética los sistemas que tienen mayor probabilidad de éxito serían los grandes establos ya que estos sistemas generan entre 0.003331 para establos que promedian 280 cabezas y 0.005519 en establos de 108 vacas en producción gramos de CO₂ al medio ambiente por litro de leche producido, por concepto de consumo en el proceso de producción, en comparación con los sistemas semi intensivos que generan de tres a siete veces más CO₂ y esto provocaría que los pequeños productores desaparecieran, dando paso a las grandes ordeñas.

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