Mitigar el estrés de los recursos hídricos mediante el uso de plantas desalinizadoras alimentadas con energía renovable

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Las condiciones del cambio climático en los últimos decenios han dado lugar a una importante reducción del nivel de los ríos, a la irregularidad de las precipitaciones y, por consiguiente, a dificultades para acceder al agua potable. Esta situación es especialmente dramática en ambientes insulares, como las Islas Canarias en España, donde se ha producido una sobreexplotación de los acuíferos y pozos.

“Por esta razón, las plantas desalinizadoras se han vuelto esenciales, y se deben hacer esfuerzos para reducir su impacto y costos, ya que los procesos involucrados para la desalinización del agua son de alta intensidad energética”, afirman los autores del estudio “Stress mitigation of conventional water resources in water-scarce areas through the use of renewable energy powered desalination plants: An application to the Canary Islands”, publicado en el portal web ScienceDirect.

El grupo de científicos de la Universidad de León y de La Laguna ha calculado todos los parámetros necesarios para construir una planta de energía híbrida eólica y solar fotovoltaica que alimente una planta capaz de desalinizar suficiente agua marina para abastecer a una población determinada hasta el fin de la vida útil de la planta.

Cálculo de secciones

Los apartados del trabajo de investigación se han separado en dos grandes grupos:

-En primer lugar, las secciones de la planta desaladora (ubicación de las instalaciones, cálculo de la producción diaria necesaria para abastecer a las poblaciones objetivo y cálculo del consumo específico de la planta desalinizadora).

-En segundo lugar, las secciones del sistema eólico/solar fotovoltaico (estudio de la producción de energía y evaluación del uso de la energía, evaluando el excedente).

“A fin de cubrir la demanda previsible de agua para consumo humano en las zonas que se van a abastecer, para 2029 se necesitará una capacidad de aproximadamente 5.600 m3/día para la desalinización de agua de mar propuesta.”

Una vez conocida la capacidad necesaria de la planta de desalinización, se analiza el recurso eólico y solar de la zona y la capacidad total instalada en kW que debe tener el sistema, para lo que se utilizan los recursos disponibles a través de la página web del Sistema de Información Territorial de Canarias y los datos incluidos en el software DesalinationPlant.

Este software, desarrollado específicamente para este tipo de instalaciones, se utilizará para realizar una evaluación tecno-económica del esquema propuesto, en este caso, suponiendo, que el consumo de la planta desaladora por ósmosis inversa puede considerarse de 3 kWh/m3, el consumo de energía anual a lo largo de un año será: Consumo anual=5600 m3/día-3.0 kWh-350 días/año=5,88 GWh/año (en lugar de 365 días al año, se han supuesto 350 días porque este es el número típico de días de funcionamiento al año para una planta desalinizadora de este tipo).

“Como resultado de los cálculos anteriores se puede concluir que la planta desalinizadora de agua de mar propuesta tendrá un consumo anual de 5,88 GWh/año”.  En este caso, la energía anual producida por la instalación híbrida que abastece a la planta desaladora no podrá superar los 11,76 GWh/año.

El almacenamiento no es rentable

El algoritmo utilizado encontró más rentable obtener la electricidad no proporcionada por la planta híbrida de la red eléctrica y vender el excedente, “en lugar de almacenarlo en costosas baterías de Li-ion”, afirman los autores.

La capacidad de la planta propuesta, 5600 m3/día, tiene como objetivo abastecer a la población total de Arinaga hasta el año 2029, lo que corresponde a los 10 años supuestos de vida útil de las membranas de la planta desalinizadora.