Evaluación de soluciones fotovoltaicas para comités de agua potable rural con plantas de osmosis inversa en Chile

Abstract

A lo largo de los últimos años, se han evidenciado diversas problemáticas que afectan a los comités de agua potable rural de Chile, y que inciden directamente sobre la calidad de servicio de los usuarios, y, por ende, sobre su calidad de vida. Las causas de estas contrariedades tienen que ver con problemas de subfinanciamiento de las operaciones de los comités, lo cual se ve exacerbado por el elevado costo de la energía eléctrica, recurso que es fundamental en el proceso de tratamiento de agua. En función de lo anterior, el objetivo de este trabajo de título es proponer alternativas de suministro energético basadas en energía solar fotovoltaica para comités de agua potable rural con plantas de tratamiento de osmosis inversa en Chile, junto con la evaluación de sus beneficios económicos.

Para dar cumplimiento al objetivo de este trabajo, se comienza por plantear modelos simples que permiten estimar la energía consumida por una planta de tratamiento de agua en función del volumen procesado para cada hora de un año. Luego, se proponen cuatro alternativas de suministro de electricidad basadas en energía solar fotovoltaica. Después, para evaluar el desempeño de las opciones propuestas, se seleccionaron como casos de estudio a tres comités de agua potable rural que utilizan plantas de osmosis inversa. También, se compara el desempeño de las alternativas propuestas mediante un índice que considera tanto la inversión inicial requerida como los costos operacionales con concepto de energía del comité a lo largo del periodo de evaluación. Para realizar todos los cálculos necesarios, se implementa una librería básica en el lenguaje de programación Python, la cual permite modelar las plantas de tratamiento y estudiar el desempeño de las alternativas en cada caso de estudio.

Finalmente, se consigue demostrar que las alternativas propuestas basadas en generación fotovoltaica logran reducir los gastos operacionales de los comités de agua potable rural en los casos estudiados, logrando cuantificar los posibles beneficios económicos. En general, la opción de facturación neta es la que logra un mejor desempeño, con resultados notoriamente mejores que la situación actual, no obstante, la opción de autogeneración también consigue resultados interesantes con montos de inversión menores. Por otro lado, se destaca la oportunidad de utilizar los resultados de este trabajo para estudiar el diseño eficiente de plantas de tratamiento de agua desde el punto de vista energético.