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La relación entre el agua y la energía

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Sobre la Entidad

H2orizon
H2Orizon es un salón sobre tecnología y control medioambiental del agua, y sus aplicaciones en ámbitos tales como la agricultura, la industria y el suministro urbano.
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Unos de los principales motores de desarrollo y transformación económica es la energía, considerándose un bien básico para el conjunto de la economía. Especialmente en los últimos años, el consumo energético a escala mundial ha experimentado un gran crecimiento. La escasez y los crecientes precios de los recursos energéticos, junto con los efectos sobre el medio ambiente (emisiones) han motivado que los sectores productivos hayan intensificado sus esfuerzos para mejorar su eficiencia en el uso de la energía.

En el caso del agua gran parte del transporte de la misma se realiza a través de tuberías a presión. Precisamente este medio de transporte tiene numerosas ventajas respecto a las conducciones abiertas, entre ellas reduce las pérdidas de agua, tiene mayor flexibilidad de trazado, etc. Por el contrario, tiene un gran inconveniente como es la necesidad energética para poder transportar el agua. Este constituye el principal vínculo entre agua y energía tanto es así que solamente para riego representa el 3% del consumo energético nacional.

Pero también existe un vínculo entre agua y energía en la depuración de las aguas residuales, en la potabilización del agua, en la desalación y en todos aquellos procesos donde se requiere aportar energía al agua para diferentes fines. En algunos casos el agua es generadora de energía al aprovechar su energía potencial.

En cualquier caso, los requerimientos energéticos por unidad de volumen de agua son muy diferentes según sea el proceso del que se trate. Así para el transporte la energía necesaria es aproximadamente de 0,004 kWh.m-3 y m de elevación. Para la desalación sin embargo se requieren entre 3 y 4 kWh.m-3 y para la depuración 0,5 kWh.m-3. Como los volúmenes de agua manejados son importantes, especialmente en riego, los consumos energéticos son muy altos y los costes a veces constituyen una restricción al uso del agua.

Existe un vínculo entre agua y energía en la depuración de las aguas residuales, en la potabilización del agua, en la desalación y en todos aquellos procesos donde se requiere aportar energía al agua para diferentes fine

Se ponen de manifiesto, por tanto, dos vías de ataque al problema. Una de ellas un uso más eficiente del recurso agua, reduciendo pérdidas y en el caso del riego, en la medida que sea posible, adoptando estrategias de riego deficitario. Y otra vía sería el uso eficiente de la energía o el uso de energías renovables.

Las tecnologías de la información y comunicación (TICs) se postulan como herramientas de gran utilidad para optimizar el uso de la energía. En el caso de las redes de distribución de agua el uso de sensores, de IoT, de un adecuado sistema de comunicaciones el uso de modelos hidráulicos, de técnicas de inteligencia artificial y sistemas predictivos que son alimentados desde la nube permiten la gestión inteligente de las redes de distribución de agua. Estas técnicas ya están siendo aplicadas en abastecimiento y en menor medida en riego consiguiendo, por término medio, ahorros energéticos de más del 20% con poco esfuerzo.

Una alternativa adicional y no menos importante es el uso de las energías renovables. Las redes de distribución poseen en algunos puntos excesos de presión que paradójicamente es disipada mediante mecanismos mecánicos. Esta energía puede ser recuperada a través de turbinas o microturbinas y usarla con otro fin. Pero sin duda la alternativa de uso de energía renovable lo presenta la energía fotovoltaica. En el caso del riego resulta una solución ideal, dado que generalmente las máximas necesidades hídricas de los cultivos coinciden con los periodos de máxima irradiancia, se encuentra en un medio rural con fácil disponibilidad de espacio y los costes de las placas fotovoltaicas son hoy en día muy competitivos. Ahora bien, la solución no es tan fácil pues requiere de soluciones holísticas que afronten el problema de forma integral desde el conocimiento del suelo, la planta, la red hidráulica de riego y la variabilidad climática. Todo esto es la base de un riego sostenible, inteligente y de futuro. 

Soluciones tecnológicas están ya disponibles y un nuevo campo de oportunidades se nos abre para optimizar la relación entre el agua y la energía.