Desalación y energías renovables

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Sobre el blog

Carlos Cosín
CEO de Almar Water Solutions.
iResiduo

La escasez de agua y la necesidad de reducir los combustibles fósiles como fuente de energía no solo son coincidentes en el tiempo si no que en muchas regiones son el foco principal de impulso económico para la búsqueda de soluciones innovadoras. Este es el caso en la región de MENA, que simultáneamente compagina un alto grado de irradiación solar con un elevado estrés hídrico, causas de su gran desertización y falta de agua,  y que puede convertir el origen de sus problemas en soluciones a los mismos mediante la búsqueda de alternativas sostenibles para el abastecimiento de su población e industria.

MENA es la región con mayor escasez de agua del mundo. Con aproximadamente el 5% de la población mundial, sólo tiene el 1% de los recursos hídricos renovables del mundo. En poco más de 25 años, entre 1975 y 2001, la cantidad disponible de agua dulce por ciudadano se redujo a la mitad, de 3.000 m3/habitante a 1.500 m3/habitante, en gran parte debido al rápido crecimiento de la población. Hoy, el promedio es de poco más de 1.000 m3/habitante mientras que el promedio mundial es de 7.000 m3/habitante.

“MENA es la región con mayor escasez de agua del mundo. Con aproximadamente el 5% de la población mundial, sólo tiene el 1% de los recursos hídricos renovables del mundo”

En la actualidad, el suministro de agua supone un consumo energético muy elevado siendo los combustibles fósiles casi la única fuente de energía tanto para la generación de agua mediante la desalación (que en algunos países supone hasta el 95% del agua consumida) como para el transporte desde los puntos de producción a las zonas de consumo. Por ejemplo, en Arabia Saudí, el mayor exportador de petróleo del mundo, la desalación y la generación de electricidad por sí sola requieren la quema de aproximadamente 1,5 millones de barriles de petróleo crudo al día.

La tecnología de la desalación ha evolucionado en las últimas dos décadas de forma drástica reduciendo su consumo energético. En el caso de la desalación por membranas hemos visto reducciones desde los 7kw-h/m3 de hace dos décadas, hasta los actuales consumos medios de 3kw-h/m3, haciendo viable esta solución frente a los procesos  de desalación térmica que necesitan de una mayor inversión y coste energético.

“En Arabia Saudí, el mayor exportador de petróleo del mundo, la desalación y la generación de electricidad por sí sola requieren la quema de aproximadamente 1,5 millones de barriles de petróleo crudo al día”

Las tecnologías de membrana, especialmente la ósmosis inversa (OI), han conseguido grandes avances y son competitivos con la destilación. Inicialmente, las membranas de ósmosis inversa eran caras, el pretratamiento no era fiable y el consumo de energía era alto. Los avances en la tecnología y en los procesos que reducen los costes y mejoran la eficiencia de los pretratamientos, la mejora de flujos, las resistencias a foulings, las mayores tasas de reposición y la reducción de los costes de fabricación, hacen que la tecnología de ósmosis inversa no tenga competidor serio. Esto nos está llevando al diseño de plantas cada día más grandes con tecnología de membrana (nuevos lanzamientos en Arabia Saudí como Rabigh de 600.000 m3/día o Jubail de 1.170.000 m3/d) mejorando los costes de producción aprovechando el efecto escala.

Aun así, entre el 20% y el 35% del coste de producción de agua desalada es coste energético.

“Las tecnologías de membrana, especialmente la ósmosis inversa, han conseguido grandes avances y son competitivos con la destilación”

La necesidad de solucionar el problema de la escasez de agua con fuentes de agua no convencionales seguirá siendo una tendencia creciente que se traducirá en una mayor demanda de consumo energético. Pero esta demanda energética puede cubrirse con fuentes renovables de energía, las cuales han demostrado que son capaces de ofrecer soluciones competitivas viables. Existen ya tecnologías probadas y precios muy competitivos al mismo nivel que las tarifas de gas o petróleo.

Hemos visto desde hace menos de un año que las tarifas de energía fotovoltaica por kWh han alcanzado niveles muy competitivos reduciendo el límite de los 3 centavos, niveles muy inferiores a los valores medios que citaba World Bank en 2009. Aquí tenemos tres ejemplos:

  • Mayo 2016.  DEWA 800 MW consorcio Masdar-Abdul Latif Jameel en Mohammed bin Rashid Al Maktoum: 2,99 céntimos de $ el kWh.
  • Agosto 2016. Chile 120 MW Solarpack en Pozo Almonte: 2,91 céntimos de $ el kWh.
  • Abril 2017. DEWA 350 MW consorcio JinkoSolar–Marubeni en Sweihan: 2,42 céntimos de $ el kWh.

La utilización de fuentes renovables para la producción y distribución de agua es por tanto una realidad a la que nos vamos a enfrentar en los próximos años, ya sea de una forma indirecta con suministro a la red y posteriormente a las plantas de producción,  o vía directa conforme la tecnología se vaya desarrollando. La co-ubicación de las plantas de energías renovables y las plantas de tratamiento de agua es un debate secundario dada la gran disponibilidad de terrenos en áreas desérticas, y el gran desarrollo tecnológico de la tecnología solar fotovoltaica.

La energía solar de MENA tiene un potencial 1.000 veces mayor que sus otras fuentes renovables combinadas y es mayor que la demanda mundial actual de electricidad. El potencial de MENA en energía de radiación solar por kilómetro cuadrado al año es equivalente a la cantidad de energía generada por 1-2 millones de barriles de petróleo.

“La energía solar de MENA tiene un potencial 1.000 veces mayor que sus otras fuentes renovables combinadas”

La desalación necesita una fuente continua de suministro de energía y la energía solar fotovoltaica, una vez alcanzados costes de producción competitivos, se enfrenta a retos de disponibilidad mediante el desarrollo de sistemas de almacenamiento. Las alternativas que se están estudiando a través de baterías de almacenamiento son ya una realidad viendo los grandes desarrollos que se están haciendo para el mercado de automoción tanto en diseños como metodologías de carga. Solucionado esto, la hibridación directa supondrá un paso más en la reducción de costes de los diseños de solar eliminando condensadores y sistemas de conversión de corriente.

Hasta la fecha estábamos buscando en el mercado incentivos que permitieran la utilización de energías renovables a través de la comercialización de los derechos de emisión de CO2 o subvenciones gubernamentales. Con los costes actuales, la no emisión será una ventaja adicional que impulsará esta solución, permitiendo producir agua no convencional renovable a un precio cada día más competitivo sin emisiones de gases efecto invernadero. El caso de la energía solar fotovoltaica no es exclusivo e hibridaciones con energía proveniente del viento son replicables cambiando el escenario de producción de agua que hemos venido conociendo en el pasado.

Fuentes:

  • Renewable Energy Desalination - MENA Development Report - The World Bank.
  • Desalination – Past, Present and Future. International Water Association - Nikolay Voutchkov.
  • Saline Water Conversion Corporation.

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