La colisión energía-agua

En los Estados Unidos, las centrales eléctricas son responsables del 41% de las necesidades de agua dulce del país. En efecto, de acuerdo con la Union of Concerned Scientists, se extrae más agua para enfriar las centrales eléctricas que para cualquier otro uso, mientras que la agricultura ocupa el segundo lugar (37%), y el agua para beber el tercero (13%). Con un consumo de energía cada vez mayor y recursos hídricos cada vez menores, las comunidades ya están haciendo frente a las denominadas colisiones energía-agua. Una solución parcial podría ser aplicar un enfoque integral y una nueva tecnología que emplee la energía en forma eficiente.

Por Alannah Eames

 

 

La ecuación del nexo energía-agua es sencilla: para generar energía, se necesita agua, y para tratar y transportar el agua se necesita energía. A pesar de las grandes cantidades de energía y agua involucradas, la situación es cada vez más complicada – y sumamente costosa. La cantidad de agua que se requiere para enfriar las centrales eléctricas en los Estados Unidos durante un minuto, por ejemplo, equivale a tres veces la cantidad de agua que circula en las Cataratas del Niágara durante un minuto, es decir, tres veces 168.000 metros cúbicos.

Europa hace frente a desafíos similares. De acuerdo con la Agencia Europea de Medio Ambiente, 37% del agua dulce extraída se utiliza para fines de enfriamiento en la producción de energía, y Alemania, Francia y Polonia utilizan más de la mitad del agua total que extraen para la producción de energía. Estos altos porcentajes son motivo de preocupación, debido a que la agencia estima que el 19,5% de la población de Europa vive en países afectados por el estrés hídrico.

El alto consumo de energía, el alto consumo de agua dulce y los recursos hídricos limitados pueden dar lugar a lo que la Union of Concerned Scientists denomina “colisiones energía-agua”. Por ejemplo, hace poco en zonas afectadas por la sequía de los Estados Unidos, algunas centrales eléctricas se vieron forzadas a operar a una capacidad reducida debido a la falta de agua.

Energía para tratar y transportar el agua

La cantidad de energía que se utiliza para tratar y transportar el agua también es sorprendente – aproximadamente el 20% del consumo total de energía de una ciudad. De manera similar, un estudio efectuado en el año 2005 por la Comisión de Energía de California determinó que el 19% del consumo de electricidad del estado tenía relación con el agua, lo cual incluía transporte del agua, tratamiento de aguas residuales, y uso para fines agrícolas, residenciales, comerciales e industriales.

No solo se trata de la gran cantidad de energía que se requiere para tratar y transportar grandes cantidades de agua, sino también la falla de las infraestructuras conduce a un desperdicio masivo del recurso. Muchas ciudades en los Estados Unidos, por ejemplo, pierden entre el 30 y el 50% de su agua potable tratada debido a sistemas de infraestructura ineficientes y antiguos.

Costos energéticos detrás del tratamiento de las aguas residuales

El tratamiento de aguas residuales es un área con un potencial importante para reducir el consumo de la energía. De acuerdo con la Comisión de Energía de California, la principal agencia de política y planificación energética del estado, la energía constituye el mayor costo controlable en el proceso de suministrar servicios de agua o aguas residuales al público.

El proyecto de Conexión Energía-Agua de la comisión señala lo siguiente: “La mayoría de las instalaciones fueron diseñadas y construidas cuando los costos de la energía no constituían una preocupación. Si no ha investigado cabalmente la aplicabilidad de la tecnología moderna, probablemente está desperdiciando una gran cantidad de dinero sin darse cuenta”.Enormes cantidades de energía, por ejemplo, se utilizan durante el proceso biológico/secundario de tratamiento de aguas residuales donde con frecuencia se utiliza la aireación en lugar de químicos. A veces, inyectar aire al agua puede representar hasta el 60% del consumo de energía de una central.

“Echando un vistazo a los últimos cinco años, la producción de la mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales se ha mantenido igual, pero los costos de electricidad se han duplicado”, afirma Johan Grön, Director de Tecnología (CTO) de Xylem. “Durante los próximos 10 años, lo más probable es que los costos de electricidad sigan incrementándose, por lo que replantear el uso del agua y la energía aplicando un enfoque de planificación urbana integrada podría ser muy beneficioso desde el punto de vista financiero”.

Invirtiendo en nuevas soluciones

Aunque muchas ciudades reconocen la necesidad de mejorar su infraestructura y reducir los costos de energía, algunas se han mostrado reacias a probar tecnologías y soluciones nuevas.

“Si bien la mayoría de las ciudades estaría de acuerdo en que, desde el punto de vista financiero, las inversiones tienen sentido, muchas sienten que aún no existen suficientes datos disponibles confiables que demuestren que efectuar inversiones que ahorren energía hoy dará frutos en el largo plazo”, sostiene Grön. “También tienen ciertas dudas cuando se trata de hacer frente a nuevas tecnologías , lo cual nos exige adoptar un enfoque diferente con respecto a su implementación. Mejorar y probar tecnologías nuevas se torna incluso más importante para garantizar la confiabilidad”.

Como parte de su compromiso con la experimentación, hace poco Xylen participó en un proyecto de reingeniería de procesos en la planta de tratamiento de aguas residuales de Sternö en Karlshamn, en Suecia. Su sistema de aireación representaba el 44% del consumo total de energía de la central. Mediante la instalación de un sistema de control de monitoreo, el reemplazo de la aeración mediante tubos por difusores de disco y sopladores de lóbulos con versiones de tornillos eficientes, la planta redujo su consumo de energía en un impresionante 13%. Se espera recuperar la inversión en cuatro años.

“Las cosas están cambiando”, afirma Grön. “Las ciudades están comenzando a acceder a información acerca del costo que implica suministrar agua y cada vez están más conscientes de las oportunidades de mejora disponibles para ellas”.

Un futuro en el que la energía hace un uso inteligente del agua

La tecnología más eficiente será una parte esencial para resolver el problema agua-energía, de acuerdo con un informe de la Energy and Water in a Warming World Initiative (Iniciativa de Energía y Agua en un Mundo en proceso de Calentamiento). Su informe del año 2011, Freshwater Use by U.S. Power Plants (Uso del agua dulce por las centrales eléctricas de los Estados Unidos) señala que los “promotores y las empresas eléctricas están reduciendo el riesgo de colisiones energía-agua al elegir tecnologías que prácticamente no emplean agua, como la energía eólica y la energía solar fotovoltaica, y mediante la inversión en la eficiencia energética”.

Por ejemplo, el Ivanpah Solar Electric Generating System (Sistema de Generación Eléctrica Solar de Ivanpah), una central eléctrica de 370 megavatios que se está construyendo en el desierto Mojave de California, emplea tecnología de enfriamiento en seco que utilizará 90% menos agua por unidad de electricidad en comparación con las centrales de enfriamiento en húmedo del mismo tipo. Otra central eléctrica de Amarillo, Texas, resolvió su problema de escasez  utilizando aguas residuales tratadas para enfriar.

“Cada vez que construimos una central eléctrica, estamos tomando decisiones que perdurarán por décadas”, afirmó Peter Frumhoff, jefe del comité de asesores científicos a cargo del informe. “Al invertir en centrales eléctricas que son eficientes, que utilizan poca agua para enfriar y con poca o ninguna emisión de carbono, las empresas eléctricas y los propietarios de las centrales pueden ayudar a proteger los recursos hídricos de los que dependerán nuestros hijos y nietos”.

Fuente: impeller