Proyecto Singular: Desarrollo de una metodología para el estudio de la eficiencia energética en plantas de desalinización por ósmosis inversa de agua de mar.
En el presente estudio se ha desarrollado una metodología de análisis del proceso de ósmosis inversa en las plantas desalinizadoras de agua de mar, tomando entre otros como ejemplo las Islas Canarias, donde existen más de 320 unidades de diferentes tamaños, privadas y públicas. El objetivo es proponer un nuevo método que integre el análisis de la eficiencia energética, la huella de carbono y la huella ecológica en las plantas desalinizadoras de agua de mar por ósmosis inversa de las Islas Canarias.
Para producir una cantidad de agua de una planta de ósmosis inversa se debe consumir una cantidad de energía eléctrica, y para la generación de esta energía, en una red eléctrica convencional, se emite una cantidad de emisiones en forma de gases de efecto invernadero. Los sistemas eléctricos de las Islas Canarias son bastante diferentes de los sistemas continentales debido a que son sistemas aislados de pequeño tamaño, concretamente 6 subsistemas, uno para cada isla, excepto para Fuerteventura y Lanzarote que están interconectados por un cable de corriente continua, esto complica el correcto uso de las energías renovables. Gran Canaria y Tenerife son las únicas que cuentan con unidades de vapor y de ciclo combinado, mientras que el resto de las islas se generan a partir de motores diésel.
El modelo energético actual entra en conflicto con las exigencias medioambientales transmitidas por la Unión Europea. Entre ellas se encuentran la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y el aumento de la presencia de fuentes de energía renovables.
Debido a este mix de factores en Canarias, según la estructura tecnológica del parque de generación que utiliza productos petrolíferos, es de alrededor de 0,6776 kgCO2/kWh muy superior al de la Península Ibérica donde es de 0,2628 kgCO2/kWh. Por tanto, se estima que en Canarias se pueden emitir 5326963 tCO2/año, lo que representa 2,4 tCO2/persona/año, 12 veces más que las admisiones admisibles por habitante en Canarias, sólo teniendo en cuenta el sector de la desalación de agua de mar. En este documento se muestran los diferentes resultados del análisis de la eficiencia energética y de la huella ambiental. Este estudio puede servir como herramienta para los procesos de toma de decisiones relacionados con la mejora de la eficiencia energética en las plantas de ósmosis inversa de agua de mar.
Por tanto, se desarrolla una metodología de análisis de la eficiencia energética de las plantas desalinizadoras, donde se aplica un modelo para ello, y se implementa la realización de pilotajes en plantas desalinizadoras, de forma sistemática, para evaluar las mejoras energéticas en los procesos de desalinización de aguas en un rango de validez muy amplio en lo que se refiere a salinidades y temperaturas del agua de mar.
Resultados previstos
- La operación con elementos de ósmosis inversa de alto rechazo a altas presiones de trabajo supone un mayor consumo energético del sistema y por tanto un aumento del coste económico.
- El coste y la energía requerida en el proceso dependen de la calidad de agua exigida y del tipo de membrana utilizada.
- El estudio de elementos estándar de ósmosis inversa para una desaladora de agua marina ayuda a escoger un elemento de ósmosis inversa que disminuya el consumo energético, y por ende los costes operativos de la planta ya que la energía es lo más costoso de la misma.
- Dentro del coste total de la producción de agua lo que más influye es la energía consumida y el tipo de elemento de ósmosis inversa escogida.
- El envejecimiento de las membranas es un factor decisivo con respecto a la energía consumida en la planta, al caudal de agua permeada y a las emisiones producidas. Por ello, se establece una metodología de estudio para tomar decisiones sobre ello.
- La toma de decisión del cambio de membranas es un parámetro muy significativo en la vida de la instalación y se deben tener en cuenta múltiples variables para ello, tales como la presión de trabajo, la calidad del agua de alimentación y el permeado del sistema de ósmosis inversa, la conversión, la temperatura, etc.
- Con la introducción de membranas de última generación de bajo consumo energético y alto rechazo de sales podemos producir agua con la calidad requerida en condiciones más eficientes y sostenibles que con membranas estándar, reduciendo la huella de carbono del sistema y trabajando por la mitigación del cambio climático.
- Mediante el análisis del factor mix de emisiones se puede establecer una metodología de cálculo para estimar la huella del carbono del mix energético en el período de tiempo de referencia, teniendo en cuenta la sumatoria de las energías de cada tecnología y el factor mix de emisiones de cada una de ellas.