Download Title presentation Título presentación

Evolución del consumo
energético en la desalinización.
Claves para superar el límite
termodinámico
Por Antonio Ordoñez
Director de I+D+i
GS Inima Environment, S.A.
ÍNDICE
1. Introducción
2. El consumo energético de una desaladora.
Su distribución.
3. La evolución de la eficiencia energética. El
límite termodinámico (LT). Proyección de
futuro
4. Nuevas vías de reducción del consumo. La
ruptura del LT.
5. Conclusiones
1.- Introducción
Actualmente el consumo energético
representa entre el 40 y el 60% del coste
total de O&M
Su reducción, objetivo prioritario
Los sistemas de membranas por ósmosis
inversa se han impuesto a los sistemas de
destilación por su ventaja de un menor
consumo de energía
2.- El consumo energético en una desaladora. Su distribución
Servicios
auxiliares
Agua de
mar
0,1 kWh/m3
3%
Captación
+
Pretratamiento
0,4 kWh/m3
13%
Ósmosis
Inversa
2,4 kWh/m3
77%
3,1 kWh/m3
Postratamiento
+
Bombeo
agua tratada
0,2 kWh/m3
7%
Agua
potable
Esquema típico de un tren de ósmosis inversa
Bastidor de
membranas
Bomba de
alta presión
Bomba
booster
Rechazo
SIP
Intercambiador
de presión
Agua de
mar
Pretratamiento
Salmuera
Agua permeada a
postratamiento
3.- La evolución de la eficiencia energética
Grupo motobomba de alta presión
 Bombas centrífugas con η del 80 al 86%
 Rendimiento motores del 94 al 96%
 Bombas de desplazamiento positivo (pistón) con η ≥ 90%
Membranas
 Mayor permeabilidad, de 70bar a 60bar
Sistema de recuperación de energía
 Turbinas:η de 70 a 77% con Bomba inversa/T.
Francis y hasta 88% con T. Pelton
 SIP (sistemas de intercambio de presión), η ≥ 96%
 SIP sin bomba booster, η ≥ 98%
El límite termodinámico
El límite termodinámico (LT)
Definición: kJ/mol necesaria para diluir-concentrar una sal
determinada en agua.
Para el NaCl especie predominante en agua de mar
LT= 4,866 kJ/mol
Caso agua de mar, salinidad 39g/l, T=18ºC,
conversión=50%
Consumo específico correspondiente al LT
1,82 kWh/m³
Límites termodinámicos en procesos RO
2,40
2,31
Golfo Pérsico
Consumo específico de energía [ kWh/m3 ]
2,20
Mar Mediterráneo
2,08
2,05
2,00
Océano Pacífico
1,89
1,85
1,80
1,80
1,73
1,68
1,60
1,62
1,60
1,54
Salinidad 35.000mg/l
1,47
Salinidad 37.500mg/l
1,42
1,40
Salinidad 40.000mg/l
1,35
Salinidad 42.500mg/l
Salinidad 45.000mg/l
1,24
1,20
1,00
30
35
40
45
Conversión [ % ]
50
55
60
Evolución del consumo con los avances tecnológicos
Proyección
futura
2,1kWh/m³
4.- Nuevas vías de reducción del consumo
El aprovechamiento del potencial osmótico de la
salmuera
consumos inferiores al LT
Necesidad de dos fuentes de diferente potencial
osmótico (salmuera / agua salobre)
Salmuera del rechazo de una desaladora de agua de mar
Agua tratada por una EDAR
Obtención de energía de dos residuos
La energía potencial osmótica de una disolución salina
Ley de paso de caudal a través de membrana
semipermeable
QH2O=Kp·A·(π-ΔP)
Recuperación de energía con membranas de ósmosis directa
375 l/h
4,8 bar
34 l/h
~ 0 bar
330 l/h
22 bar
671 l/h
21,5 bar
Ratio de recuperación energética
Ws / We = 1,6
Sistema de ósmosis directa acoplado a una unidad de OI convencional
Bastidor RO
existente
BAP
Permeado
Agua salobre
BB
Rechazo
Bomba de
agua salobre
SIP
Salmuera
Bastidor DO
BS
Bomba de salmuera
TP
Agua salobre concentrada
Salmuera diluida
Opción de realizar
una nueva RO
Turbina Pelton
De Pretratamiento
existente
BS
Vertido de
salmuera
Recuperación de energía y producción extra de agua
Bastidor RO
nuevo
BAP
Permeado
Bomba de alta presión
TP
Rechazo
Descarga de
Bastidor DO
Vertido final
de salmuera
Agua salobre
concentrada,
rechazo de la DO
5.- Conclusiones
Queda poco margen para el aumentar la
eficiencia energética de los equipos y
sistemas en desaladoras. Proximidad al LT.
Existen nuevas vías para recuperar la
energía química (potencial osmótico) de la
salmuera que anticipan consumos
específicos inferiores al LT.
Muchas gracias por su atención