Estudio de un sistema de desalinización basado en energías renovables para abastecer los invernaderos de la zona de Almería, España

Abstract

[Resumen] Debido a la creciente escasez de agua, producto del cambio climático, combinado con la disminución de los suministros y un aumento en la demanda de este recurso, las tensiones alrededor de este líquido están aumentando, y en el mundo de la geopolítica ya se empieza a hablar de las “Guerras por el Agua”. Ya que los conflictos por este bien van en aumento, sobre todo en países subdesarrollados, que suelen ser los más afectados por las sequías. Pero España, especialmente Almería, la ciudad más soleada de Europa, también sufre por la crisis hídrica, una situación que está siendo agravada por el sector agrónomo, con alrededor de 35.000 hectáreas de cultivos hortícolas, y aumentando. Y una demanda de 146,8 hm3 de agua cada año. Este estudio trata de analizar los diferentes métodos de desalinización de la bibliografía científica actual para diseñar una planta desalinizadora y abastecer el 50% de esta demanda de agua con una planta abastecida por energías renovables. Utilizando los dos recursos más abundantes de la zona; los residuos agrícolas (con un digestor anaeróbico) y la irradiación solar (con una granja solar-fotovoltaica). Con el fin de producir los 472.820 kWh/día que consume la planta propuesta para generar 201.200 m3 de agua cada día y abastecer los invernaderos. Además, se venderá energía eléctrica a la red para abaratar los costes de la producción del agua y amortizar el proyecto en menos tiempo. Por lo que se realizó un estudio económico para averiguar la viabilidad del proyecto. Se estimo un coste de capital de 1.006,8 M€, con un precio de producción de 0.043€/m3, y un precio de venta de 0,08€/m3 esto resulta en un índice de rentabilidad del 16% a lo largo de 20 años y una amortización en once. Finalmente se realizó un estudio ambiental, y se estimó que las emisiones desplazadas por la producción de energía eléctrica son de 895.412 tCO2/año, principalmente por el reemplazo de la producción de electricidad con energías renovables.

[Abstract] Due to the growing scarcity of water, product of climate change, combined with a decrease in the supply and an increase in the demand of this resource. The tensions around this liquid have increased in the XXI century. In the world of geopolitics they are already talking about the “Wars for Water”, since conflicts to fight for the security of this essential resource are increasing, especially in underdeveloped countries, which are usually the most affected by droughts. But this is not unique to the poorest countries in the world. In Spain, Almería, the hottest city in Europe, farmers have been suffering a water crisis for years. Mainly due to the agriculture sector, with around 35.000 hectares of horticultural crops, and growing. Which demands 146,8 hm3 of water every year. This study tries to analyse the different desalination methods of the current scientific bibliography, to design a desalination plant to supply 50% of this water demand, powered by renewable energies. Benefiting from the two most abundant resources of the area, agriculture waste and solar irradiance, these two sources of energy combined, with an anaerobic digestor and a solar photovoltaic plant are able produce the 472.820 kWh/day that the desalination plant needs to generate 201.200 m3 of water per day. Furthermore, the anaerobic digestor was designed with extra capacity to sell electricity back to the grid to reduce the project’s payback time, therefore an economic analysis has been developed to study the viability of the project. It has been found that the total capital costs will be around 1.006,8 M€ and the price of the production of a metre cube of water will be 0,043€, with a selling price of 0,08€ this will result in a profitability index of 16% in the space of 20 years and a payback time of eleven years. Finally an environmental impact assessment was made to figure out the emissions displaced by the production of electricity, and it was found that 895.412 tCO2 are displaced each year, mainly due to the replacement of fossil fuels with renewable technologies.