Mejora de la gestión del binomio agua-energía con IoT, en sistemas hídricos, mediante la reducción de la huella hídrica y de carbono. Aplicación en diversos casos de estudio del sureste de España

Abstract

El binomio agua-energía es uno de los motores de la agricultura y del desarrollo de la civilización. En el levante español, la agricultura sostenible se remonta al pueblo musulmán, los cuáles transmitieron los conocimientos provenientes de Oriente aprovechando la energía del agua para elevarla a las tierras de mayor altitud, mediante el uso de norias y otros ingenios similares. De este modo transformaban las tierras de secano en productivas tierras de regadío. Toda la cuenca del Segura, en particular los agricultores del Sureste Español han conservado y mejorado las instalaciones hidráulicas que heredaron. Estos agricultores, no se conforman con producir las mejores frutas y verduras de Europa. Mediante modernas tecnologías, como el Internet de las Cosas (IoT) y la innovación mediante el uso de sensores, están desarrollando una agricultura de primer nivel. En esta tesis se muestran diversos casos de estudio relacionados con recientes avances en aplicación de Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC). Estos avances son aplicados a la agricultura de precisión de manera eficiente, mediante la implementación de un sistema Smart-Agri. Asimismo, este sistema es capaz de utilizar la energía fotovoltaica para la extracción de aguas subterráneas. Adicionalmente, el sistema permite transportar aguas regeneradas de las EDAR de las zonas urbanas a los embalses de cabecera, con el fin de proporcionarle una energía suficiente para su empleo en riego de precisión. Simultáneamente este sistema incluye un análisis de la calidad del agua suministrada en tiempo real. Todo ello garantiza cultivos de calidad sostenible y es respetuoso con el medio ambiente. Esta tecnología se basa en sistemas de comunicación de bajo coste con radio de baja frecuencia (LowRa). En estos sistemas se aplica una gobernanza enmarcada dentro de los objetivos de desarrollo sostenible (ODS). El fin es reducir la desertificación de estas tierras cultivables que están en peligro de abandono por su baja producción. Como consecuencia se reduce la huella hídrica y de los Gases de Efecto Invernadero (GEI), de la Agenda 2030 de las Naciones Unidas. Estos pulmones verdes artificiales proporcionan, no sólo alimentos para la Unión Europea, sino que también son un sumidero de CO2 que contribuye a la protección de la capa de ozono

The water-energy binomial is one of the engines of agriculture and the development of civilization. In the Easter Spain, sustainable agriculture dates back to the Muslim culture, who transmitted the knowledge from the East taking advantage of the energy of the water to raise it to the higher lands, using waterwheels and other similar devices. In this way, they transformed rainfed lands into productive irrigated lands. The entire Segura basin, particularly the farmers of the Spanish Southeast, have conserved and improved the hydraulic installations they inherited. These farmers are not satisfied with producing the best fruits and vegetables in Europe. Using modern technologies, such as the Internet of Things (IoT) and innovation through the use of sensors, they are developing firstrate agriculture. This thesis shows various case studies related to recent advances in the application of Information and Communication Technologies (ICT). These advances are applied to precisión agriculture in an efficient way, through the implementation of a Smart-Agri system. Also, this system is capable of using photovoltaic energy to extract groundwater. Additionally, the system allows the transport of reclaimed water from the WWTP in urban areas to the headwater reservoirs, in order to provide it with sufficient energy for its use in precision irrigation. Simultaneously this system includes an analysis of the quality of the water supplied in real time. All this guarantees crops of sustainable quality and it is respectful with the environment. This technology is based on low-cost communication systems with low frequency radio (LowRa). In these systems a governance framed within the Sustainable Development Goals (SDG) is applied. The aim is to reduce the desertification of these arable lands that are in danger of abandonment due to their low production. As a consequence, the water footprint and Greenhouse Gases (GHG) footprint of the United Nations 2030 Agenda is reduced. These artificial green lungs provide, they are not only food for the European Union, but they are also a CO2 sink that contributes to the protection of the ozone layer