El consumo de energía en la desalación de agua de mar por osmosis inversa: situación actual y perspectivas

摘要

En este artículo se realiza un cálculo del consumo específico generado durante el proceso de osmosis inversa en una planta desaladora de agua de mar, en dos diferentes escenarios de recuperación de energía, mediante turbinas Pelton y mediante las denominadas cámaras isobáricas. Se definen el consumo físico ideal y el consumo mínimo industrial y se comparan con los consumos registrados en funcionamiento real en cuatro plantas desaladoras de agua de mar instaladas en España. Finalmente se examinan los márgenes para reducir los consumos energéticos en este proceso y las tendencias actuales en materia de eficiencia energética en el sector. Con una presión de trabajo de 70 atm y un índice de conversión del 45%, el consumo físico ideal alcanza 1,97 kWh/m~3. En un contexto de la mejor tecnología actualmente disponible, con ensamblaje y operación ideales, el consumo mínimo industrial aplicando turbinas Pelton es de 2,74 kWh/m~3, mientras que con cámaras isobáricas baja hasta 2,51 kWh/m~3. Los consumos óptimos calculados para plantas con turbinas Pelton con ensamblaje y operación reales se sitúan en una horquilla de 2,9 a 3,1 kWh/m3. A la luz del análisis realizado se concluye que los márgenes disponibles para disminuir los consumos energéticos son ya bastante reducidos, dado que las principales plantas españolas superan los consumos óptimos calculados en la fase de osmosis en un margen que varía entre un 9% y un 14%. A corto plazo se contempla la posibilidad de la utilización generalizada de cámaras isobáricas en lugar de turbinas Pelton, junto con una pequeña reducción de la presión de trabajo, y ciertos perfeccionamientos en la arquitectura de las plantas desaladoras.%This article shows a calculation of the specific consumption generated during the process of reverse osmosis in a seawater desalination plant, by two different systems of energy recovery: Pelton turbines and isobaric chambers. Ideal physical consumption and minimal industrial consumption are defined, and compared with the real consumptions registered in four seawater desalination plants in Spain. Finally, the margins to reduce the energy consumptions in this process and the current tendencies in framework of technological progress are examined. With a work pressure of 70 atm and a conversion index of 45 %, the ideal physical consumption reaches 1,97 kWhlm3. In a context of the best available technology, with ideal assembly and operation, the minimal industrial consumption applying Pelton turbines is 2,74 kWh/m3, whereas with isobaric chambers goes down up to 2,51 kWhlm3. The ideal consumptions calculated for plants with Pelton turbines in real assembly and operation change between 2,9 and 3,1 kWh/m3. This analysis concludes that the available margins to reduce the energy consumptions are already quite limited, because the principal Spanish desalination plants rise above optimal consumptions calculated in the reverse osmosis phase in a margin changing between a 9% and 14%. In the short term the possibility of the widespread use of isobaric chambers instead of Pelton turbines is considered, together with a small reduction of the work pressure, and some improving in the architecture of the desalination plants.