Desalación mediante energías renovables

Angélica Rivera, Area Manager - Central & South America

Es conocido por todos el gran incremento a nivel mundial en el uso de la desalinización, especialmente en los últimos años, para obtener agua potable. Si bien es cierto que la mayor parte de las plantas desaladoras están en Oriente Medio, donde cuentan con un fácil acceso a los combustibles fósiles necesarios para proveer de energía a la plantas convencionales; hay otras muchas zonas del planeta donde el acceso a estos recursos no está a su alcance a lo que debemos sumar, que en una mirada hacia el futuro, estos combustibles, inevitablemente, se acabarán.

Ante este escenario debemos plantearnos reducir estos consumos y optar por el empleo de recursos naturales ilimitados, es decir, el uso de las Energías Renovables y modificar el rumbo de nuestro mercado hacia un uso inteligente, sostenible y provechoso de los mismos. En Latinoamérica afortunadamente contamos con numerosas horas de sol, por lo que debemos beneficiarnos de este recurso y sacar el máximo partido a la energía solar.

Desalación y Energía Pero la cantidad de energía requerida para desalinizar el agua de mar depende de la salinidad del agua utilizada en la alimentación por lo que no todas las Energías Renovables son válidas para todo tipo de desalinización o bien en determinados casos es mejor dirigirnos a las que nos dé mayores ventajas por lo que hay que tener en cuenta las distintas combinaciones de tecnología de Desalinización y ER. En tecnologías de Desalinización por medio de destilación, si nos referimos a procesos de pequeña escala podemos hablar de los procesos de humidificación - deshumidificación HDH, donde su operación a baja temperatura permite el uso de la energía solar convencional o la destilación por membranas MD, donde al trabajarse con temperaturas entre 60 y 85ºC, el uso de colectores solares planos generarían el calor suficiente para que tenga lugar el proceso. Siguiendo con tecnologías de destilación pero a una mayor escala, debemos hablar de la MED. El proceso de destilación multiefecto que se está convirtiendo en la tecnología de desalinización térmica más eficiente, sobretodo cuando se acopla a bombas de calor, energía solar o fuentes de calor residual. Con esta tecnología, se utiliza el calor generado mediante los colectores solares (estanques, colectores planos o colectores parabólicos) como fuente principal de energía convirtiendo la radiación solar en calor útil, consiguiéndose así de un modo sostenible el calor suficiente para la evaporación del agua de mar en el primer efecto y dada su funcionamiento, no es necesario ningún otro aporte de calor adicional a lo largo del resto del proceso.

Diagrama de proceso de destilación multiefecto o MED

Respecto a la Ósmosis Inversa, la tecnología de desalinización más extendida en nuestros días y con tecnología más avanzada y con mayores plantas de capacidad instaladas a lo largo del mundo, debemos hablar de la alianza con las Energías Renovables. Con esta técnica de desalinización, la mejor combinación posible y con más futuro es la Ósmosis Inversa unida a la Energía Fotovoltaica: La Energía Fotovoltaica se basa en la conversión eléctrica de la radiación solar en una célula solar por medio del efecto fotovoltaico. Así, se pueden aunar ambos conceptos de 2 formas distintas: trabajando en aislado o estando conectadas a la red eléctrica. Las plantas de Ósmosis Inversa y más en concreto el propio proceso de la Ósmosis, requieren de un gran aporte de energía. Las bombas de Alta Presión que impulsan en agua de mar a través de las membranas son el mayor consumidor de energía de la planta. Su diseño y tecnología está muy desarrollada y se alcanzan ya rendimientos del 90% lo que junto a la instalación de dispositivos recuperadores de energía y una mejora también en las membranas, ha hecho que el consumo en una planta se haya reducido en los últimos años alrededor de 3kWh/m3, pero aún así, los consumos obtenidos no pueden suplirse solo con células fotovoltaicas. Es por esto que la opción de trabajar en aislado sólo sería posible para plantas de pequeño tamaño, donde los consumos son mucho menores, pero también debemos tener en cuenta los efectos negativos de operación y sobre las membranas, al tratarse de una fuente variable de energía. Sin embargo, si optamos por la combinación de OI y Fotovoltaica conectada a la red, se trabajaría con todas las ventajas de una planta de OI convencional, donde se reduciría el porcentaje de combustibles fósiles al ser sustituida una parte de la energía consumida por la generada por nuestra Energía Fotovoltaica. Pero tenemos un largo camino que recorrer, indudablemente debemos dirigirnos hacia una desalinización más sostenible y que aproveche los recursos naturales de manera eficiente.

Diagrama de Energía Fotovoltaica

La eficiencia de conversión de energía en fotovoltaica es aún baja, entre un 10 y un 20%,el sistema eléctrico requiere que se incluyan inversores para así transformar el voltaje de Corriente Continua del campo fotovoltaico en Corriente Alterna de las cargas y a pesar de múltiples ventajas, es una tecnología cara , los costos de inversión del campo fotovoltaico son semejantes a los de la propia planta desalinizadora, lo que hace que la producción de agua potable de este modo siga estando por encima de los 4 euros/m3 . Estas son solo unas de las opciones futuras para el uso de las Energías Renovables en los procesos de desalinización, existen otras también interesantes como la Desalación con Energía Geotérmica, que se puede combinar con Plantas de Desalinización por membranas o por procesos térmicos y que cuenta aún con rendimientos inferiores al 30%; la Desalación con Energía Undimotriz mediante la cual se podrían aprovechar los 2 TW que se estima explotables que disponemos en el mundo y de la que existen ya diferentes prototipos para poder llevarlo a cabo, la Ósmosis Inversa con el apoyo del Ciclo Rankine, principio termodinámico básico de las plantas termoeléctricas, el cual, utilizaría la energía solar para conseguir el calor necesario para generar el vapor y así accionar la turbina del Ciclo Rankine que provocaría el movimiento de las bombas de Alta Presión de la planta desaladora, etc. Debido a la situación actual de los proyectos de Energías Renovables, de las inversiones y dedicación de cada país en investigación y desarrollo, pero también por la posición favorable al uso de estas energías en nuestro continente, es necesario seguir desarrollando y estudiando estas opciones. Queda patente que los combustibles fósiles tienen los días contados, se agotan y su consumo perjudica a nuestro planeta. Sigamos mejorando nuestras tecnologías y aprovechando los recursos para avanzar de un modo sostenible y beneficioso para todos.