Integración de diferentes energías renovables en estaciones depuradoras de aguas residuales en zonas costeras

Abstract

El contexto energético actual no ha cambiado demasiado desde los años 70. Los combustibles fósiles siguen siendo la principal fuente de energía a nivel mundial, representando alrededor de un 80% de la generación. La creciente concienciación social de los problemas medioambientales que suponen así como de la dependencia exterior que implican para los países no productores han llevado a los gobiernos europeos de los últimos años a impulsar una “revolución verde” que comienza a romper los estándares de producción energética en el mundo occidental. La promoción de las energías renovables en los últimos años, alcanzándose compromisos concretos de porcentajes de generación menos contaminante como el adquirido por la Unión Europea en el 20/20/20 así como acuerdos internacionales entre los que se encuentra la gran cumbre por el clima celebrada en París este año marcan la tendencia supranacional iniciada por compromisos como el de Kyoto aprobado en 1997 e indican la línea que seguirá el mercado energético en el futuro inmediato, destinado a estar irremediablemente marcado por el aumento exponencial de la generación renovable. Estas políticas han conseguido no sólo incrementar sensiblemente la generación energética con recursos naturales sino también mejorar de forma más que notable en eficiencia, alcanzando niveles de rentabilidad que hacen factible la producción renovable en un escenario sin primas. La repercusión de este tipo de tecnologías por ahora se restringe mayoritariamente a un ámbito de generación a gran escala, con estaciones de gestionadas por grandes empresas que han sabido aprovechar las políticas de incentivos llevadas a cabo por el gobierno en los últimos años. Sin embargo, la tendencia actual va más encaminada al autoconsumo, implantando poco a poco una cultura de autoabastecimiento, que va en la línea de la mencionada concienciación social por el cambio climático y de la mejora en eficiencia y costes esencialmente de las tecnologías solar y eólica. El presente proyecto ha identificado la oportunidad que suponen este tipo de energías en el ámbito de la depuración. Si bien es cierto que la electricidad se ha convertido en un bien imprescindible para la vida en pleno siglo XXI, aún más lo es el agua. Su tratamiento y depuración han dejado de ser un servicio lujoso de los países ricos para ser considerados incluso un derecho de la humanidad que desgraciadamente aún hoy en día no está garantizado. La instalación de tecnologías renovables para la generación eléctrica que demanda una estación depuradora supondría una menor dependencia de la red, y con ella de la infraestructura energética que puede no estar demasiado desarrollada en zonas aisladas de difícil acceso. En éste documento se intentará demostrar la rentabilidad de la implantación de una central eólica y solar que abastezca de energía a una EDAR de pequeño tamaño,donde el margen de mejora en eficiencia es más grande y la utilización de tecnologías de este tipo podrían marcar una diferencia mayor. Se desarrollará en Gran Canaria, concretamente en una población de unos 8.000 habitantes situada al sudeste de la isla. Las ventajas fiscales presentes en el archipiélago, así como las condiciones climatológicas de la zona, con altos vientos y una radiación solar envidiable han sido los principales criterios para su elección. El dimensionamiento se realizará para un 50% de la demanda. El carácter puntero de la instalación la convierten en una operación arriesgada, tanto que hoy en día existen pocas estructuras de este tipo. En concreto se ha utilizado una central depuradora de Murcia, donde ya se ha aplicado una idea de este tipo con éxito, como modelo de dimensionamiento, operativa desde 2014, ha servido como garantía de que el proyecto es factible incluso exportable a una gran cantidad de estaciones depuradoras.

The current energy context has not changed much since the ’70. Fossil fuels are still nowadays the main energy source worldwide accounting 80% of total generation. Society’s growing awareness of the environmental issues they imply as well as the foreign dependence they infer for non-producing countries have resulted in a “green revolution” boosted by European governments that is in its way of changing the basis of energy production in the western world. The development of renewable sources in the past years, with long term commitments such as the European Union´s 20/20/20 regarding the necessary reduction of polluting emissions or this years Climate Conference in Paris show the actual tendency of international commitments initiated in Kyoto in 1997 and indicate the path of future energetic market, surely influenced by the exponential growth of renewable energy generation. These government policies have not only increased energy generation with natural sources but also improved considerably the technologies efficiency, reaching yields that make their implementation profitable even without government premiums, basis of nowadays business.Currently these type of technologies have been generally used for big scale production facilities, managed by large energy companies that have taken advantage of government premiums to construct these vast energy fields. However, the actual trend has its focus on self-consumption, slowly implementing a self-sufficiency culture that has a lot to do with the mentioned social awareness of climate change and improvement in prices and efficiency of renewable energy, specially regarding wind and solar power generation. This project has identified the opportunity that represents the application of these type of technologies in the water treatment business. Even though it is true that electricity has become an indispensable good for life in the XXI century, water is even more important. Its treatment and purification is no longer seen as a luxury of rich developed countries but as a universal human right, unfortunately not yet guaranteed. The application of wind and solar power generation that would provide the necessary energy of the facility can reduce the grid dependence in isolated parts where power supply is problematic either because its poor development or because its difficult access. This document will try to demonstrate the profitability of installing a wind and solar photovoltaic generation field to provide energy to a small sized wastewater treatment plant, where the scope in improving efficiency is wider. The chosen location has been Gran Canaria, in a village with 8.000 inhabitants situated in the south-eastern part of the island. Fiscal benefits of the Canary Islands as well asthe local climate conditions, with high wind speed and one of the top solar irradiation areas in Europe have been some of the criteria to make the decision. The calculations for the plant will be taken based on a 50% generation of total demand. The cutting-edge essence of the study makes it a risky operation, such is so that there are not many facilities of this type. A project developed in Murcia with the same scope will be used as a model, operating since 2014 it has been seen as a guarantee of feasibility and applicability to other wastewater treatment plants.