Evaluación Técnico-Económica de Obtención de Agua para Riego a Partir de Aguas Salobres Utilizando Energía Solar

Abstract

En la actualidad existen muchos lugares en el mundo donde el agua dulce es un bien escaso y por ende, económicamente valioso. Para mejorar esta situación se plantea la instalación de una planta de desalinización con el objetivo de aumentar la disponibilidad de agua dulce en zonas donde solo existe agua salobre. El proceso de desalinización requiere gran cantidad de energía. Dicha energía se puede obtener a partir de energía solar, ya que es renovable, sustentable y evita la emisión de gases de efecto invernadero que pueden agravar el problema de carencia de agua.

Los objetivos de este trabajo fueron revisar las distintas tecnologías que existen para la desalinización y para la captura de energía solar con el fin de poder realizar una evaluación económica simplificada sobre la implementación de una planta de desalinización.

Se construyó un prototipo concentrador de radiación solar, original de inspiración Fresnel, para poder estudiar eficiencias del diseño. El prototipo consiste de secciones cónicas con un mismo foco construido con acero brillante y en el foco un receptor de radiación que transfiere calor hacia un fluido térmico. El equipo de laboratorio tuvo una eficiencia de 70% del calor transferido al fluido térmico sobre la radiación, cercano al valor teórico calculado de 77%. Con el dato de eficiencia real se pueden diseñar concentradores industriales a partir del prototipo construido.

Se realizaron tres evaluaciones económicas para distintos escenarios que se diferencian entre sí por la tecnología de desalinización y el suministro de energía. Para los tres escenarios se consideró una tasa de descuento del 10%, un horizonte de evaluación de 10 años y un requerimiento de producción de 1.000 [m3/día]. Los concentradores dimensionados para las evaluaciones son de 8 [m] de diámetro, totalizando un área de concentración de 40,81 [m2] por concentrador. Para cada escenario se evalúa el agua obtenida para riego de cultivos (tomates) y para uso sanitario.

El primer escenario usa una tecnología de destilación que requiere para su funcionamiento 442 concentradores que suman 1,8 [ha] de concentración con lo que se obtiene una eficiencia de 555,6 [(m3 de agua desalinizada)/día/(ha de concentración)] obteniéndose una capacidad de riego de cultivo de tomates de 5,23 [ha/(ha de concentración)]. Todos los escenarios expuestos son para el caso de la venta de agua para uso sanitario ya que tienen un mayor retorno. El VAN resultó ser de - $119.000.000 (préstamo del 75%) para una inversión de $1.243.000.000. Para el segundo escenario se utiliza una tecnología de desalinización por membrana con energía eléctrica del sistema interconectado. El VAN resultó ser $44.000.000 (préstamo del 75%) para una inversión de $530.000.000. El tercer escenario usa una tecnología de desalinización por membrana con energía eléctrica por parte de los concentradores. El VAN resultó ser $212.000.000 (préstamo del 75%) para una inversión de $796.000.000.

Se plantea realizar la evaluación técnica y económica para otros materiales reflectivos del concentrador para mejorar eficiencias y también considerar bonos de carbono para aumentar la rentabilidad de los proyectos.