¿Puede la energía solar producir agua dulce en Oriente Medio?

Como se están construyendo más plantas de desalinización en Oriente Medio, la necesidad de guardar las grandes cantidades de combustibles fósiles que se queman a diario en la alimentación de estas plantas es más importante que nunca. Con la energía de concentración solar que es una tecnología relativamente nueva, ¿será viable integrarla en las plantas de desalinización existentes de la región?

 

Mapa-del-Oriente-Medio-satelital

La dura realidad del agua

Una de las regiones más necesitadas de agua del mundo, Oriente Medio y el Norte de África (MENA, por sus siglas en inglés) tienen acceso a solo el 1,4 % del agua dulce del planeta. Y mientras que la disponibilidad de agua media por persona en las regiones es de unos 7000 m³/año; en la zona MENA es de casi seis veces menos, 1200 m³/año por persona.

Sin ríos ni lagos permanentes y con muy pocas lluvias, la desalinización en la región representa cerca de un 38 % de capacidad global. Se concentra principalmente en los estados desérticos del Consejo de Cooperación para los Estados Árabes del Golfo (GCC, por sus siglas en inglés), donde el agua se suministra a través de la extracción de agua de la superficie, extracción de agua subterránea, desalinización convencional y agua residual tratada.

“Respecto a la extracción de agua subterránea, hay acuíferos muy grandes en la región MENA, que se recargan con el agua de la lluvia y de los ríos próximos. Sin embargo, la mayoría del agua que hay en estas cuencas subterráneas es agua fósil que no se renueva anualmente”, explica Karen Stummeyer, jefe adjunto de desalinización en Fichtner, que estará como ponente en la Cumbre Internacional de Concentración Solar Termoeléctrica de CSP Today en Sevilla el 12 y 13 de noviembre de 2013.

Viabilidad de la integración de CSP

Si se tienen en cuenta las numerosas plantas de desalinización existentes en Oriente Medio, añadir sistemas de CSP a estas plantas podría parecer la solución lógica a corto plazo. “En principio, se podría añadir una instalación solar a una planta de desalinización y energía existente, similar a los proyectos de incremento de vapor solar, mientras la planta tenga una vida útil de al menos 15 o 20 años”, explica Stummeyer.

Sin embargo, señala que el terreno disponible junto a plantas de energía y desalinización existentes normalmente es limitado; por tanto, el potencial para estos proyectos de “reedificación” será bastante bajo. Además, existen desafíos contractuales y reguladores que habría que superar.

Manoj Divakaran, fundador y presidente de Empereal, que construyó junto a KG Design Services una planta de desalinización termosolar totalmente operativa en Tamil Nadu, la primera de este tipo en la India, cree que la cadena de valor de la CSP será mucho mejor cuando se emplee desalinización térmica junto con la generación energética para ampliar el valor del vapor producido a partir de CSP.

Muchas industrias, como las plantas químicas y las textiles, ya consumen grandes cantidades de vapor que se produce utilizando fuentes de combustible cada vez más caras como el carbón o el gas natural. Por tanto, se podría emplear CSP para incrementar la producción de valor en estas plantas. Por ejemplo, los países del Golfo tienen una fuerte necesidad de una solución de vapor industrial para la recuperación mejorada de petróleo y la refrigeración urbana.

“Hay muchas ventajas pero, al mismo tiempo, la CSP tiene que superar su reto de intermitencia. Se pueden diseñar los sistemas de CSP para ofrecer capacidad de carga base así que si se quieren integrar plantas industriales, hay que elaborar una solución de carga base. Por ejemplo, al tener almacenamiento térmico, se pueden evitar las paradas repentinas o las variaciones de producción”, explica Divakaran, que estará como ponente en la Cumbre de CSP Today en Sevilla de 2013.

La hibridación es otra ventaja para la CSP en Oriente Medio ya que la combinación de CSP con gas natural permitiría una producción de carga base continua. Aunque la hibridación es actualmente más rentable, cuando el almacenamiento térmico sea más eficiente y más económico, ofrecerá una alternativa igualmente viable.

“Una de las ventajas más importantes que hemos aprendido de nuestra larga experiencia en la India es que las tecnologías CSP pueden convertirse en una fuente de energía descentralizada para generar agua. El aprovechamiento de la energía de CSP en términos de 5 MW o 10 MW, junto con la desalinización de agua, que son descentralizadas y se establecen lo bastante cerca del consumidor, ofrece una ventaja importante. Esto se da especialmente cuando se tienen en cuenta las muchas islas y áreas remotas de esta región”, destaca Divakaran.

También añade que un sistema produce energía y agua, que se consume en un radio de 10-20 km, sería un modelo para CSP, que no es viable con métodos de generación de energía convencional.

“Asumamos que hay una planta de CSP que produce agua y vapor. Con ese vapor se puede establecer un sistema de destilación por múltiple efecto (MED, por sus siglas en inglés) muy cerca de la costa donde hay agua de mar o utilizar la energía para poner en marcha un sistema de ósmosis inversa (RO, por sus siglas en inglés). Este último ofrece más flexibilidad ya que se podría tener la planta de CSP en otra ubicación y transportar la energía; por tanto, la RO puede situarse bastante lejos de la planta de CSP o en una configuración independiente”.
MED frente a OI

La OI y la MED serán las tecnologías populares que avancen para la desalinización solar según sugiere Divakaran. Sin embargo, señala que la combinación de MED y CSP es especialmente atractiva porque se puede emplear en un modo de configuración dual para producir tanto energía como agua desalada.

“Cuando se está en el modo de generación energética CSP, hace falta una manera de condensar el vapor que sale de la turbina y si se plantea la desalinización como medio para utilizar ese vapor gastado, se vuelve económicamente atractivo. El coste energético de la desalinización empieza a disminuir y, así, la cogeneración de energía y agua en la combinación de MED y CSP puede ser económicamente muy atractiva”.

El reto, señala, es sincronizar el sector de la CSP, en rápido desarrollo, con un sector maduro. “La desalinización es un sector muy maduro, ha existido durante más de 70 años. Y si se mira hacia la CSP, es una tecnología que está madurando así que es difícil integrar una tecnología que todavía está evolucionando en un proceso muy desarrollado, especialmente en los países del Golfo, donde la desalinización se emplea mucho”.

La situación saudí
Arabia Saudí sigue siendo el mayor productor de agua desalada del mundo, cuenta con, al menos, un 17 % de la producción total del mundo. Incluso el país está haciendo frente a la escasez de agua con una cantidad de agua disponible por persona al año de menos de 100 m³.

“Excepto en las áreas montañosas de la parte suroeste de Arabia Saudí, hay muy pocas precipitaciones y son poco frecuentes con una variación extrema de un año a otro. Actualmente, casi el 40 % de la producción de agua del país depende del suministro mediante pozos y un 60 % de la desalinización”, señala el dr. Ibrahim Altisan, director general de la Corporación de conversión de agua salina (SWWC, por sus siglas en inglés) de Arabia Saudí, que estará comentando las aplicaciones industriales de CSP en la Cumbre de CSP Today en noviembre en Sevilla.

Actualmente, SWCC opera 27 estaciones de desalinización que producen más de 3 millones de m³/día de agua potable. Con el crudo Brent a precio de unos 108 USD por barril y el gas natural a 3,7 USD/MMBtu, quemar combustibles fósiles para alimentar la desalinización está lejos de ser algo económico.

De hecho, un estudio del Banco Mundial descubrió que Arabia Saudí quema en torno a 1,5 millones de barriles de petróleo crudo al día para producir agua mediante la desalinización y que la tendencia es similar en la mayor parte de los países del Golfo. Además, cada barril de petróleo que se quema para operaciones de desalinización local es un barril menos que contribuye al PIB nacional.

Proyectos piloto fundamentales
En los próximos ocho años, Arabia Saudí tiene planeado invertir 11 000 millones de USD en desalinización. La iniciativa del rey Abdullah para desalinización solar trata de lograr que, para 2020, todas las plantas de desalinización funcionen gradualmente con energía solar, principalmente usando RO.

“Creo que una de las principales restricciones en el desarrollo de una planta de desalinización que funcione con solar es su alto coste. Debido a su alto coste, que es casi el doble del coste de los sistemas convencionales, normalmente estos proyectos se realizan a pequeña escala. Podemos superar este dilema implementando proyectos pequeños con análisis económicos y pruebas de fiabilidad”, sugiere el dr. Altisan.

Asimismo, Divakaran indica que los proyectos piloto son “indispensable para otorgar una buena comprensión de la radiación solar local y los factores de neblina en las instalaciones antes de embarcarse en proyectos solares muy grandes”.

Aunque la solución saudí es la desalinización a un macronivel para una población de 28 millones, en Catar, donde viven 2 millones de personas, se están ejecutando 2 proyectos piloto. El primero, que recibe el nombre de DohaSol, lo está implementando el Instituto de investigación medioambiental y energética de Catar (QEERI, por sus siglas en inglés) con el objetivo de establecer una planta de desalinización que funcione con energía solar para generar electricidad y producir agua dulce.

La Corporación de agua y electricidad general de Catar también ha contratado al francés Sogreah con el fin de realizar un estudio de viabilidad para la primera planta de desalinización solar del país. Aunque la principal tecnología que se examina es la cilindroparabólica con MED, Sogreah está llevando a cabo más estudios para determinar cuál es más viable.

“Cuando se mira hacia el futuro, creo que el método convencional actual de consumir combustibles fósiles para la producción de agua formará parte, definitivamente, de los futuros planes pero las nuevas plantas y el crecimiento usando este enfoque tradicional no será sostenible ni económicamente viable”, señala Divakaran.

“La única manera de que la CSP pueda ampliar la escala a varios sectores es mediante la estandarización y la creación de interfaces bien definidas a través de las que otras tecnologías, fabricantes y sectores puedan interactuar con la CSP. Estoy muy interesado en compartir nuestras experiencias en la Cumbre de CSP Today en Sevilla en 2013″.

Es un artículo publicado en CSP TODAY


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