Integración de diferentes energías renovables en estaciones depuradoras de aguas residuales

Abstract

Hoy en día, el contexto energético mundial está basado en la gran explotación de combustibles fósiles, ya presente en el siglo XX. Esta forma de obtención de energía no es posible a largo plazo debido a su carácter no renovable. Por este motivo, se está incrementando cada vez más el uso de fuentes de energía renovable, aumentando así, la conciencia social a nivel mundial con respecto al cuidado y preservación del planeta. El excesivo uso de las energías convencionales ha desencadenado en una fuerte dependencia energética de los países productores, lo que ha impulsado, ya desde hace años, la construcción de centrales térmicas, hidroeléctricas, nucleares, etc. Asimismo, ha originado un notable aumento de la contaminación, así como de los gases de efecto invernadero y el agujero de la capa de ozono. Por ello, se acordó en el año 1997 la creación del Protocolo de Kioto en el Convenio Marco sobre Cambio Climático de la ONU (UNFCCC). Sus objetivos se centran en la reducción de las emisiones de los seis gases de efecto invernadero a causa de las actividades humanas: metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), hexafluoruro de azufre (SF6), óxido nitroso (N2O), hidrofluorocarbonos (HFC) y perfluorocarbonos (PFC). De este modo, los principales países desarrollados, entre ellos, Estados Unidos y algunos países de la Unión Europea, se han centrado en la implantación de las energías renovables como principio básico en un futuro cercano para así, conseguir avanzar desde el punto de vista ambiental, social y económico. En España, durante los últimos años se ha incrementado el uso de todas las energías renovables, principalmente eólica y solar. Sin embargo, la producción de energía a partir de fuentes de energía renovables no sólo se trata de un intento de mejora del medioambiente, sino que se origina por la inmediata necesidad de cambiar la situación actual. Por consiguiente, el objetivo del proyecto es estudiar la implantación de un sistema de energías renovables basado en la combinación de energía eólica y energía solar fotovoltaica para el abastecimiento de energía eléctrica en una estación depuradora de aguas residuales. Además, el objetivo se centra en una Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR), dado que deben funcionar a plena carga y sin parada todos los días del año, lo que conlleva que buena parte del consumo eléctrico del municipio esté destinado para el abastecimiento de la EDAR. El emplazamiento seleccionado se ubica en las Islas Canarias, en la provincia de Las Palmas, y más concretamente, en el oeste de la isla de Lanzarote, en el municipio de Tinajo. Dicha ubicación viene motivada por el hecho de que España, y sobre todo, las Islas Canarias, poseen una enorme dependencia energética de los países productores, lo que origina riesgos económicos, sociales y ecológicos para la zona. En el caso de la Península Ibérica, tal dependencia viene dada por los escasos recursos energéticos no renovables, lo que origina que la dependencia exterior sea del 70% siendo, mayoritariamente, el gas natural y el petróleo y derivados los productos importados. Y en relación a las Islas Canarias, dicha dependencia es aún más crítica, dado que carece completamente de recursos energéticos no renovables. En adición, el transporte del petróleo y sus derivados a las islas debe realizarse mediante buques, lo que supone un gran incremento económico, además de los posibles riesgos que conlleva el transporte de crudo en caso de accidente. Por este motivo, se ha promovido el uso de las energías renovables para reducir la dependencia energética exterior e incrementar la autonomía en las Islas Canarias, siendo el Objetivo 2020 de España que el 20% del consumo de energía provenga de fuentes renovables. Dicha implantación de energías renovables supone para la región unas muy buenas oportunidades de desarrollo y competitividad, lo que las haría ser un referente mundial, y daría una nueva imagen de sostenibilidad y respeto al medioambiente. En conclusión, el objetivo es implantar un sistema combinado de energía eólica y energía solar fotovoltaica para abastecer de energía eléctrica a la EDAR, teniendo en cuenta que la energía generada está destinada para el propio autoconsumo de la depuradora, lo que conlleva la necesidad del uso de dispositivos de almacenamiento para la energía que no esté siendo utilizada en ese momento.

Today, the global energy context is based on the great exploitation of fossil fuels, already present in the twentieth century. This form of energy production is not possible in the long term because of their non-renewable nature. For this reason, it is increasing more and more use of renewable energy sources, thus, increasing social awareness at the global level with respect to the care and preservation of the planet. Excessive use of conventional energy sources has triggered a strong energy depending on the producing countries, which has already for years, construction of thermal, hydroelectric, nuclear power plants, etc. Also it has resulted in a remarkable increase of pollution and greenhouse gases and the hole in the ozone layer. Therefore, the creation of the Kyoto Protocol in the framework Convention was agreed in 1997 on climate change of the United Nations (UNFCCC). Their objectives are focused on the reduction of emissions of six gases greenhouse because of human activity: methane (CH4), carbon dioxide (CO2), sulphur hexafluoride (SF6), nitrous oxide (N2O), hydrofluorocarbons (HFCs) and perfluorocarbons (PFCS). In this way, the main countries developed, between them, United States and some countries of the European Union, is have centered in the implementation of the renewable energies as principle basic in a future close to so, get advance from the point of view environmental, social and economic. In Spain, during the last few years has increased the use of all renewable energy sources, mainly wind and solar. However, the production of energy from renewable energy sources is not only an attempt to improve the environment, but is originates by the immediate need of change the current situation. Therefore, the objective of the project is studying the introduction of a renewable energy system based on the combination of wind energy and photovoltaic solar energy for the supply of electric power in a wastewater treatment plants. In addition, the focus is on a wastewater treatment plant (WWTP), as they must operate at full load and non-stop every day of the year, which means that much of the power consumption of the municipality is intended for the supply of the WWTP. The place selected is located in Canary Islands, in the province of Las Palmas, and more specifically, in the West of the island of Lanzarote, in the municipality of Tinajo. This location is motivated by the fact that Spain, and above all, the Canary Islands, has a huge energy dependence of the producing countries, resulting in economic, ecological and social risks for the area. In the case of Iberian Peninsula, such dependence is given by the scarce non-renewable energy resources, which causes that the external dependency is 70%, being mainly natural gas and oil and derived products imported. And in relation to the Canary Islands, this dependence is even more critical, as it completely lacks nonrenewable energy resources. In addition, the transportation of petroleum and its derivatives to the Islands must be using ships, representing a huge economic boost, in addition to possible risks involved the transport of crude oil in case of accident. For this reason, the use of renewable energy has been promoted to reduce foreign energy dependence and increasing autonomy in the Canary Islands, being the 2020 goal of Spain 20% of energy consumption from renewable sources. The implementation of renewable energy supposes to the region some very good opportunities for development and competitiveness, what would make them to be a world leader, and would give a new image of sustainability and respect for the environment. In conclusion, the objective is to introduce a combined system of wind power and photovoltaic solar energy to supply electricity to the WWTP, given that the energy generated is intended for the own consumption of the sewage plant, which entails the use of storage devices for the energy that is not being used at the time.