Es posible abastecer de agua potable a una población haciendo uso exclusivo de la energía solar

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Sobre el blog

Baltasar Peñate Suárez
Dr. Ingeniero Industrial, Jefe del Departamento de Agua del ITC. Lidera y participa en grandes proyectos y servicios de I+D+i y de cooperación internacional de desalación, depuración descentralizada y monitorización de la calidad de las aguas.

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En el marco de la cooperación española – tunecina, en octubre del año 2004 dieron comienzo los trabajos necesarios para la realización, por parte del Instituto Tecnológico de Canarias - ITC, de un proyecto para el suministro de agua potable al pueblo de Ksar Ghilène, en Túnez.

Se cumplen 10 años de operación de la desaladora accionada exclusivamente con energía solar fotovoltaica instalada por el ITC en Túnez

Ksar Ghilène es un pueblo aislado que se encuentra en pleno desierto del Sahara, al sur de Túnez. Con 300 habitantes y unos recursos económicos basados, principalmente, en la agricultura, la ganadería y el turismo, Ksar Ghilène no disponía de abastecimiento de agua potable. Para ello, se recurría semanalmente a camiones cisterna que traían el agua desde un pozo situado a unos 60 km de distancia. Tampoco disponía de red eléctrica, estando la más cercana a 150 km del pueblo.

Imagen 1. Vista general de Ksar Ghilène

Los financiadores y socios de este proyecto fueron la Agencia Española de Cooperación Internacional (AECI), la Agencia Nacional de Gestión de la Energía de Túnez (ANME), el Comisariado Regional de Desarrollo Agrícola de Kébili (CRDA) y el Gobierno de Canarias a través de la Dirección General de Relaciones con África y el Instituto Tecnológico de Canarias (ITC).

Con el citado proyecto, se llevó a cabo el diseño, instalación y puesta en marcha de un sistema de desalación autónomo accionado con energía solar fotovoltaica, el cual sigue en correcto funcionamiento más de diez años después.

El agua a desalar es salobre, procedente de un pozo artesiano situado en un oasis cercano. Ésta es conducida por gravedad al interior del edificio que alberga la desaladora. Tras la etapa de pretratamiento del agua salobre, ésta es presurizada y enviada al módulo de ósmosis inversa con una producción de 2100 litros a la hora. El agua producto desalada se lleva a un post-tratamiento con hidróxido sódico, para la regulación del pH, y con hipoclorito sódico para la preservación de su calidad microbiológica. El agua producida (120 mg/l) es elevada a un depósito exterior de 25 m3 de capacidad, desde el cual es distribuida por gravedad a las distintas fuentes públicas ubicadas en el pueblo.

En cuanto al sistema de suministro eléctrico de la instalación, ésta se compone de 7 generadores solares fotovoltaicos en paralelo, proporcionando 10,5 kW de potencia máxima. Para garantizar la producción de agua potable los días con baja o nula radiación solar, existe un almacenamiento de energía optimizado en baterías.

Imagen 2. Panorámica de la instalación del proyecto

El consumo específico de energía del conjunto de la instalación al inicio del proyecto se encontraba en 2,0 kWh/m3, estando en la actualidad en 2,5 kWh/m3. Se ha realizado un cambio de membranas al octavo año y no ha sido necesario realizar el cambio de baterías ya que, pese a la pérdida de eficiencia en el proceso, aún no es significativamente importante.

El conjunto del diseño de la instalación está basado en la patente internacional del ITC, llamado DESSOL®, cuyo objetivo es la operación de una desaladora por ósmosis inversa exclusivamente con la energía del sol y haciendo uso de baterías. Para la optimización de la producción de agua potable en función de la cantidad de radiación solar existente, es clave disponer de un sistema de control que optimice la relación entre energía captada y energía consumida. Este sistema de control asegura que la carga de las baterías se encuentre siempre por encima de su capacidad mínima, maximizando así las horas de funcionamiento de la planta y la vida del almacenamiento de energía.

La instalación se convierte en un referente internacional al ser la más longeva de África para el abastecimiento de agua potable a una población haciendo uso exclusivo de energías renovables

Histórico de producción

En junio de 2006 dio comienzo la producción de agua potable y su distribución a la población a través de las fuentes existentes para ello en el pueblo. Desde entonces, el sistema se encuentra en funcionamiento, habiéndose producido en estos 10 años más de 20 millones de litros de agua potable durante más de 11000 horas de operación.

La tabla siguiente muestra, a modo de ejemplo, los valores de operación más destacados de algunos años de operación de la instalación.

Tabla 1. Resumen de los datos de operación de la instalación (junio 2006 – mayo 2016)

Se aprecia un aumento en el tiempo de operación anual de la planta, lo cual se traduce en un aumento de la producción de agua potable, motivado por el incremento de la demanda por persona, de la población censada y ganado existente en la zona. La demanda de la población ha variado de los 15 a los 20 litros diarios en estos últimos años.

En la siguiente gráfica, se muestran los días de operación mensuales de la planta según los distintos años.

Gráfica 1. Número de días de operación de la planta según meses y años

En la misma se observa que, independientemente de los años, el número de días que se pone en marcha la instalación oscila principalmente entre los 15 y los 25 días al mes, siendo la media de 20 días. Hay un mínimo de 11 días en febrero de 2011, asociado a paradas obligatorias por falta de productos químicos en la planta, y un máximo de 25 días de operación en agosto de 2010.

Gráfica 2. Horas de operación de la planta según meses y años

Por último, se representa a continuación la producción mensual de agua potable de la instalación. Se observa que ésta varía entre los 25 y los 275 m3/mes, siendo la media de 150 m3/mes. El valor mínimo, de 33 m3/mes, lo tenemos en febrero de 2010, debido a la falta de agua de alimentación necesaria para ser desalada, mientras que el máximo, de 282 m3/mes, lo encontramos en marzo de 2016.

Gráfica 3. Datos de producción de agua potable de la planta según meses y años

Presente y futuro de la instalación

La instalación está diseñada para garantizar el abastecimiento de agua en el caso de un posible aumento de la demanda, ya sea por parte de la población (aumento del número de usuarios y/o de la dotación por habitante) o por el aumento de las cabezas de ganado de la zona. Para ello, únicamente es necesario aumentar el número de horas de operación diarias y/o los días en los que ésta se pone en marcha, estando la instalación diseñada para producir exclusivamente con energía solar hasta 15 m3/día.

Durante estos más de diez años de operación, no se han registrado averías importantes que pusieran en riesgo la planta. Los fallos detectados han sido los habituales en este tipo de instalación: fallos en sensores, pequeñas fugas, rotura de fusibles, problemas en bombas, aparamenta eléctrica, etc. Las tareas de mantenimiento han incluido cambios de los filtros de cartuchos, cambios de carbón activo y arena, cambio de las membranas de ósmosis inversa, etc. Por otro lado, y debido al aislado de la instalación, hay que destacar paradas puntuales de la instalación debido a la falta de suministro de químicos para el pretratamiento y el post-tratamiento. En estos casos, ha sido vital disponer de agua desalada acumulada en el depósito de distribución.               

Imagen 3. Fuente para distribución de agua potable

Señalar que la instalación cuenta actualmente con dos operarios locales a turnos y con el apoyo de una empresa de la provincia para el suministro de reactivos y consumibles, así como para los trabajos de mantenimiento y/o reparación más especializados que requieran personal altamente cualificado.

Conclusiones

En base a todo lo anterior, podemos afirmar que el sistema instalado, tras 10 años de operación ininterrumpida, es un ejemplo, al tiempo que una realidad, de solución sostenible al abastecimiento autónomo de agua potable en zonas aisladas con posibilidad de acceso a fuentes de agua salada o salobre.

Con el proyecto, el suministro continuo in situ de agua potable cubre una necesidad básica de la población, mejorando considerablemente sus condiciones de vida. La disponibilidad de agua ha permitido consolidar las actividades agrícolas, ganaderas y turísticas, altamente dependientes del recurso “agua” y que representan el sustento de la mayoría de sus habitantes, asegurando así el desarrollo económico y el crecimiento de la población de Ksar Ghilène, repercutiendo directamente en su desarrollo social y disminuyendo el éxodo rural hacia otras zonas con más recursos.

La escasez de agua potable se está convirtiendo actualmente en un problema cada vez más relevante en ciertas regiones del planeta, a la vez que se espera que pueda agravarse debido a los efectos del cambio climático y al aumento de la población. Por lo tanto, esta experiencia, 100 % renovable, replicable y escalable, constituye sin duda una referencia internacional. Su alto nivel de innovación y su contribución al uso racional de recursos, tanto hídricos como energéticos, aporta una respuesta al compromiso de la sostenibilidad, al tiempo que se confirma como una alternativa viable para determinadas regiones del planeta, permitiendo la supervivencia y avance de los pueblos en territorios diseminados y con escasos recursos.

Claves del éxito

Gran parte del éxito cosechado en la ejecución de este proyecto, se debe a la gran implicación y colaboración de la contraparte local, tanto a nivel institucional como del personal técnico que se encuentra a pie de planta, el cual ha sido formado ampliamente en las tareas de operación y mantenimiento de la instalación. Incluso a día de hoy, se mantiene con ellos una comunicación periódica, directa y fluida en aras de que la instalación continúe con su correcto funcionamiento por muchos años más.

Imagen 4. Instantánea de una de las jornadas de formación organizadas en la propia instalación

Artículo realizado por Baltasar Peñate y Vanessa Millán - Departamento de Agua del Instituto Tecnológico de Canarias.

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