Analysis of solar energy in desalination plants in Saudi Arabia

Resumen

La escasez de agua se ha convertido en un problema importante, en numerosos países, y especialmente en aquellos situados en zonas semiáridas y áridas. Una de las soluciones más prometedoras, para resolver este problema, es el uso de la energía solar para la desalinización del agua; especialmente, en regiones donde el agua dulce es escasa y la luz solar es abundante. La desalinización permite obtener cantidades importantes de agua dulce, pero es muy intensiva en energía. La desalinización convencional se apoya actualmente en los combustibles fósiles. Es fundamental explorar otras opciones que se basen en energías renovables con el objetivo, entre otros, de reducir la contaminación. Entre estas opciones, se encuentra la energía solar. En Oriente Medio y África del Norte (MENA), la desalinización del agua de mar, ha sido una de las principales fuentes de agua potable. En la región del Golfo, se ha estimado, que la desalinización, en algunos de los países del Consejo de Cooperación del Golfo (CCG), ha alcanzado el 90%. Arabia Saudita se encuentra entre los países que se enfrentan a importantes desafíos debido a la carencia de recursos hídricos naturales. Esta investigación analiza la viabilidad económica para suministrar energía, a las plantas de desalinización térmica y de membrana que se encuentran en funcionamiento en la actualidad en Arabia Saudita, utilizando diferentes tecnologías como sería el caso de la energía termosolar (por concentración) y la energía solar fotovoltaica (CSP and PV) para producir agua potable. La investigación se inicia utilizando, como metodología, el proceso de jerarquía analítica para seleccionar las tecnologías de desalinización adecuadas para España y los países del CCG a partir de los resultados obtenidos de una encuesta que fue respondida por expertos en la materia de estos países. Se obtuvo que las tecnologías más adecuadas, para España y los países del CCG, son la ósmosis inversa y la Destilación Instantánea de Multietapa (RO y MSF), respectivamente. Se lleva a cabo el análisis de viabilidad técnico-económico para obtener el coste del agua desalada, mediante el estudio de casos, que incluyen distintas tecnologías como serían: concentradores solares parabólicos (PT), reflector lineal de Fresnel (LFR) y una torre receptora central (CRT) con diferentes opciones de almacenamiento y se presentan conclusiones y recomendaciones. También se investiga la aplicación de la energía térmica solar concentrada utilizando PT, CRT y LFR para plantas de desalinización en pequeña escala que utilizan combustibles fósiles. Se estima la cantidad de combustible que se puede ahorrar, para obtener la energía térmica necesaria, a partir de la energía solar. Se ha comprobado que la tecnología LFR es más competitiva, en relación con los costes, y la tecnología PT es mejor opción cuando se opta por un mayor ahorro de combustible. Destacar que el estudio se ha realizado, a partir de datos reales y que tenía como objetivo analizar la posibilidad de integrar diversas tecnologías de desalinización y de energía solar. El autor considera que la tesis contribuye a la comprensión del rendimiento de los sistemas de desalinización térmica solar de baja temperatura en diferentes condiciones, así como de la ósmosis inversa solar fotovoltaica, así como al avance de los conocimientos existentes en esta área en general.