Una nueva tecnología de desalinización fotovoltaica reduce el coste nivelado del agua

Sistema de desalinización fotovoltaica de bajo costo

Introducción

Científicos dirigidos por el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han diseñado un nuevo sistema de desalinización fotovoltaica basado en la tecnología de inversión de electrodiálisis variable en el tiempo (EDR). El sistema propuesto tiene un coste nivelado del agua inferior al de las tecnologías convencionales de desalinización por energía solar.

Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS)

• ODS 6: Agua limpia y saneamiento
• ODS 7: Energía asequible y no contaminante
• ODS 9: Industria, innovación e infraestructura

Descripción del sistema de desalinización

Un grupo mundial de científicos dirigido por el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha desarrollado un novedoso sistema de desalinización de agua salobre alimentado por energía solar de bajo coste que, según se informa, puede reducir los costes nivelados del agua (LCOW, por sus iniciales en inglés) en comparación con los sistemas convencionales de desalinización fotovoltaica.

El sistema de desalinización propuesto utiliza la tecnología de inversión de electrodiálisis variable en el tiempo (EDR), que los investigadores desarrollaron como una variación flexible de la desalinización EDR tradicional. El objetivo principal de este sistema es abordar la escasez de agua en las zonas rurales de la India, donde la mayor parte del agua subterránea es demasiado salina para beber.

Funcionamiento del sistema

Un módulo EDR está formado por una pila de membranas de intercambio iónico y utiliza un campo eléctrico para mover los iones de los canales de flujo diluido a los canales de flujo de salmuera entre cada membrana. Este campo eléctrico puede invertirse intermitentemente para evitar la acumulación de incrustaciones en la membrana.

Sin embargo, debido a la naturaleza intermitente de la energía solar, la EDR clásica no encaja a la perfección. Requiere una potencia constante para su funcionamiento, por lo que las plantas FV-EDR necesitan el apoyo de baterías o sistemas solares sobredimensionados, sobre todo al principio y al final del día, cuando la potencia solar es baja.

Para superar estos problemas, se ha desarrollado una tecnología EDR por lotes flexible que incorpora una tensión variable en el tiempo y un ajuste del caudal. Un método de control basado en modelos permite al sistema EDR alinear su consumo de energía con la energía solar disponible en cada paso temporal, al tiempo que optimiza la producción de agua en condiciones solares variables.

Resultados y conclusiones

El sistema flexible es capaz de utilizar directamente el 77% de la energía solar disponible de media, en comparación con sólo alrededor del 40% en el sistema convencional (un aumento del 91%). Además, el análisis demostró que la capacidad mínima media de la batería necesaria para el sistema flexible era de 0,27 kWh, lo que supone una reducción del 92% frente a los 3,3 kWh del sistema constante. Por último, los resultados muestran que el sistema flexible puede alcanzar su volumen de producción hasta un 54% más rápido que el sistema convencional.

El coste nivelado optimizado del agua alcanzado por el sistema FV-EDR flexible propuesto es de 1,66 dólares/m3, lo que mejora el coste en un 22% en comparación con el sistema FV-EDR de última generación y en un 46% en comparación con el sistema FV-EDR convencional. El coste total de propiedad (LCOW) de la ósmosis inversa en red es de 1,71 $ m-3, un 3% por encima del LCOW del sistema FV-EDR flexible.

Aplicaciones futuras

Los investigadores planean explorar el rendimiento a largo plazo y ampliar el ámbito de aplicación de esta tecnología PV-EDR más allá de la desalinización de agua salobre. Esto presenta una oportunidad significativa para abordar una gama más amplia de desafíos globales relacionados con el tratamiento del agua y los residuos líquidos.

Fuentes

• Artículo original en Nature Water

Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) relacionados con el artículo:

• Objetivo 6: Agua limpia y saneamiento
• Objetivo 7: Energía asequible y no contaminante

Metas específicas de los ODS identificadas en el artículo:

• Meta 6.1: Lograr el acceso universal y equitativo al agua potable a un precio asequible
• Meta 6.3: Mejorar la calidad del agua reduciendo la contaminación, eliminando el vertimiento y minimizando la emisión de productos químicos y materiales peligrosos
• Meta 7.1: Garantizar el acceso universal a servicios energéticos asequibles, confiables y modernos
• Meta 7.2: Aumentar sustancialmente la proporción de energía renovable en el marco energético global

Indicadores de los ODS mencionados en el artículo:

• Indicador 6.1.1: Porcentaje de la población que utiliza servicios de agua potable gestionados de forma segura
• Indicador 6.3.2: Porcentaje de cuerpos de agua con calidad de agua mejorada
• Indicador 7.1.1: Porcentaje de la población con acceso a electricidad
• Indicador 7.2.1: Consumo de energía renovable como porcentaje del consumo total de energía

Tabla de ODS, metas e indicadores:

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Fuente: pv-magazine.es

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