Los expertos de CSP advierten que cabe mejorar los capex para el futuro de la desalación
Mientras los Estados Unidos inician nuevas investigaciones en tecnología de desalación con CSP, los promotores deben centrarse en los costes del sistema completo para lograr una participación en el mercado de la desalación, según han dicho los expertos a New Energy Update.
Related Articles
El Departamento de Energía de los Estados Unidos (DE) ha anunciado recientemente que aportará 21 millones de dólares para 14 nuevos proyectos de desalación termosolar, cuyo objetivo es reducir costes y abrir la tecnología a nuevos mercados. Los proyectos de investigación abarcan un amplio abanico de tecnologías de desalación y las previsiones indican que necesitarán hasta tres años para completarse. Los investigadores de otros lugares como Europa, África y Oriente Próximo siguen optimizando los diseños de la CSP con el fin de conjugar la energía con la desalación.
Los promotores creen que la energía solar térmica con almacenamiento puede permitir la prestación de servicios de desalación rentables en zonas ricas en recursos solares, lo que reduciría su dependencia de los combustibles fósiles. Las centrales de CSP más pequeñas también podrían prestar servicios de desalación en regiones remotas y eliminar así su necesidad de disponer de electricidad de la red.
Entre los mercados de crecimiento clave para la desalación se encuentran: la producción de aguas municipales, la agricultura, los procesos industriales y la purificación de agua producida durante la extracción de recursos naturales. En países con mucho sol como Arabia Saudí, la creciente demanda energética y las necesidades de desalación brindan una oportunidad magnífica para la CSP con almacenamiento.
La última iniciativa de investigación y desarrollo del DOE ha establecido como meta un coste medio teórico del agua (LCOW, por sus siglas en inglés) de 0,50 dólares por metro cúbico para centrales a gran escala que procesan un elevado volumen de agua con baja salinidad, como el agua de mar, para operadoras municipales. Para las centrales a escala más pequeña que procesan volúmenes menores de agua de alta salinidad, como el agua salobre de las operaciones con petróleo y gas, los proyectos de investigación deben apuntar a lograr un LCOW de 1,50 dólares por metro cúbico.
La ósmosis inversa es actualmente el proceso de desalación más utilizado, pero las centrales de CSP podrían ser más adecuadas en el caso de la destilación de múltiple efecto (MED), ya que requiere de una serie de procedimientos de calentamiento con vapor, según dijo Aris Bonanos, profesor auxiliar de sistemas de energía en el Instituto de Chipre. La desalación térmica también puede incorporar agua de mar más caliente y de mayor salinidad, la cual podría interferir con los procesos de ósmosis inversa.
El Instituto de Chipre ha desarrollado varios diseños de centrales de CSP y desalinización basadas en el MED para las islas del Mediterráneo en un proyecto cofinanciado por la Unión Europea.
"Nuestros resultados indican que la cogeneración es técnicamente factible y rentable bajo determinadas condiciones ambientales (como la distancia de la costa, la salinidad del agua de mar, etc.) y financieras”, dijo Bonanos.
La tecnología de ósmosis inversa sigue mejorando y se requiere una reducción de los costes para que el sistema energético con CSP y el componente de MED de la tecnología sean competitivos, según advirtió Ernest Dall, ingeniero auciliar de NamPower en Namibia y coautor de un estudio económico reciente sobre la desalación con CSP.
"Es esencial que la fuente de energía sea fiable, flexible y barata... En términos generales, los costes de inversión de ambas tecnologías [integradas] deben reducirse", dijo.
Necesidad de cogeneración
Un informe de la Universidad de Stellenbosch, en Sudáfrica, elaborado conjuntamente con Dall, ha concluido que la central de CSP de 100 MW de Namibia, adaptada para cogenerar agua por medio de una destilación de efecto múltiple (MED) podría resultar viable en términos financieros.
La central de CSP-desalación sería más cara de construir y de mantener en funcionamiento que la central de ósmosis inversa existente Trekkoppje, situada al norte de Swakopmund, con 20 000 millones de m3/año, pero, en lugar de consumir electricidad, podría suministrarla durante los periodos pico vespertinos, según ha concluido el estudio. El estudio afirmó que la central podría abastecer el 15 % de los picos de demanda de Namibia y contribuiría a que Namibia cumpliera su objetivo de generar el 70 % de la electricidad a partir de renovables antes de 2030, según dijo.
Costos de los componentes de la central desaladora con CSP propuesta en Namibia
(Haga clic en la imagen para ampliar)
Fuente: Estudio de la Universidad de Stellenbosch: “Integrating desalination with concentrating solar thermal power, a Namibian case study [integración de desalación con energía termosolar de concentración, un caso práctico en Namibia]" (2017)
El estudio se centró en los ciclos convencionales de vapor Rankine y una investigación reciente del Laboratorio Nacional de Energía Renovable de los EE. UU. muestra que los ciclos de Brayton alimentados por CO2 supercrítico de energía solar térmica podrían ser más eficientes para la desalinización de CSP, según destacó Dall.
Un almacenamiento de energía rentable es clave para maximizar el valor de los proyectos de CSP y desalinización, ya que amplía el tiempo de operación hasta los períodos clave de demanda nocturna, lo que brinda múltiples flujos de ingresos.
La tecnología de CSP con almacenamiento avanzará rápidamente en los próximos años. Los investigadores de CSP están desarrollando nuevos diseños para altas temperaturas e introduciendo nuevos medios de almacenamiento en un intento de incrementar la eficiencia.
Oportunidades remotas
Los nuevos avances en el diseño de la CSP podrían brindar oportunidades de emplazamientos remotos para los proyectos de desalación que no requieren producción de electricidad.
La empresa Saudi Technology Development and Investment Company (Taqnia) ha demostrado que la CSP puede utilizarse para alimentar directamente el proceso de desalación, si se prescinde de la fase eléctrica, según dijo Wail Bamhair, director general de Taqnia Energy.
La eliminación del bloque de electricidad podría reducir el coste total de la central de CSP en alrededor de un 10 %, dijo Bamhair.
Las limitaciones ingenieriles deberán superarse para permitir la consecución de proyectos de CSP independientes, advirtió Bamhair.
Para evitar la degradación de la caldera, el 50 % de la energía se suministra desde una caldera convencional, dijo.
Energía saudí
Arabia Saudita se contempla como un posible mercado clave para los proyectos de desla y CSP. La demanda de agua desalinizada del reino es, en la actualidad, de alrededor de 7,5 millones de metros cúbicos diarios y se espera que la demanda de agua aumente un 30 % entre 2016 y 2030.
Arabia Saudí alberga actualmente el 18 % de la capacidad de centrales desaladoras de todo el mundo, de la cual alrededor del 70 % funciona quemando combustibles fósiles para alimentar los procesos de MED o de destilación súbita multietapa (MSF). El Programa Nacional para Energías Renovables (NREP, por sus siglas en inglés) de Arabia Saudí se ha fijado el objetivo de 9,5 GW de capacidad proveniente de energías renovables de aquí a 2023, lo que posiblemente incluye 1 GW de CSP, a tenor de su intención de diversificarse de los recursos de hidrocarburos.
La posición de ACWA Power como uno de los principales promotores de CSP y desalación y sus crecientes vínculos con China podrían acelerar los avances en los proyectos de cogeneración.
ACWA Power está desarrollando la gigantesca central DEWA CSP de 700 MW en Dubai al precio históricamente bajo de 73 $/MWh. Shanghai Electric, una importante empresa eléctrica china, gestionará su instalación y el Fondo de la Ruta de la Seda ha acordado recientemente adquirir el 24 % del proyecto.
EN junio, ACWA Power y el principal grupo de ingeniería, adquisición y construcción (EPC, por sus siglas en inglés) chino, China Energy Engineering Corporation (CEEC), acordaron explorar nuevas oportunidades de inversión conjunta en la generación de electricidad y la desalación de agua en Oriente Próximo y Asia.
"El acuerdo marco permitirá a ambas empresas explorar oportunidades de inversión conjunta y cooperar en proyectos de generación de energía y desalación de agua", dijo ACWA Power.
Por Beatrice Bedeschi
Traducido por Vicente Abella