Agua que no es dulce

Hay más de 1,300 centrales eléctricas en los Estados Unidos, y de esas, alrededor de mil reportan sus datos de consumo de agua al gobierno de EE.UU.¹Melissa Harris, “Alternative Water Use” (presentación Third Energy-Water Nexus Partnership Meeting, Departamento de Estudios Geológicos de EE.UU., Washington, DC, 29 de noviembre 2012). Aproximadamente 10% de ellas usa agua salobre o salina para enfriar. En total, 49 utilizan agua salobre (6 de acuíferos, 43 de fuentes superficiales) y 47 usan salina (2 de agua subterránea, 43 de fuentes superficiales y 2 de otras fuentes o descargas de la central). La mayoría de estas son centrales eléctricas en la costa que extraen agua de mar. El agua de mar es más fría y más abundante que el agua superficial, y ambas cosas tienen sus ventajas. Las fuentes subterráneas incluyen acuíferos salobres y salinos, aunque no está claro si las centrales eléctricas están regresando agua a los acuíferos. Algunas centrales eléctricas cerca de las minas de la costa de Pensilvania y Virginia del Oeste usan agua acumulada dentro de las minas de carbón subterráneas.²J.A. Veil, Use of Reclaimed Water for Power Plant Cooling, (Argonne, Illinois: Laboratorio Nacional Argonne para el Laboratorio de Nacional de Tecnología de la Energía del Departamento de Energía de EE.UU., 2007) reporte técnico ANL/EVS/R-07/3.

Si bien es más abundante y menos controversial que las extracciones de agua dulce, el agua salobre o salina es más corrosiva que el agua dulce. Las centrales que utilizan fuentes de agua con más salinidad requieren mejor diseño y materiales más costosos. Algunas instalaciones desmineralizan el agua que entra, produciendo sales que deben ser desechadas. Además, el agua salina de la costa forma parte de un ecosistema, por lo que es importante monitorear y evitar el daño, arrastre e incrustración.

La desalinización sigue siendo una opción para el agua potable, aunque es costosa y consume energía. Los mejores diseños de ingeniería y las tecnologías avanzadas pueden solventar estos problemas. Un diseño integrado para la desalinización térmica eficiente utiliza el calor residual de las centrales eléctricas para precalentar el agua y ahorrar energía. Las centrales eléctricas integradas con desalinización pueden ofrecer múltiples beneficios. Por ejemplo, la energía eólica y solar ayudan a mitigar la huella de carbono de la desalinización. Lo variable de las fuentes de energía renovable sigue siendo un gran reto para los operadores de la red. Sin embargo, las fuentes de energía eólica y solar se pueden corresponder con una carga flexible como la desalinización, mitigando así los efectos en la red del suministro variable. El tratamiento y almacenamiento del agua se pueden aumentar o reducir para que las instalaciones puedan tratar más o menos agua para que se corresponda con la disponibilidad de viento. En aquellas áreas en las que las fuentes de viento y sol coexisten con volúmenes grandes de agua subterránea llana y medianamente salobre, un sistema integrado tiene el potencial de mejorar el suministro de agua y electricidad y podría ser más rentable que una central eléctrica independiente.³M.E. Clayton, A.S. Stillwell y M.E. Webber, “Implementation of brackish groundwater desalination using wind-generated electricity: A case study of the energy-water nexus in Texas”, Sustainability (edición especial The Energy Sustainability Nexus)6 (2014), 758–778. A pesar de los altos costos de construcción, la flexibilidad de un sistema integrado puede producir dinero permitiendo a los productores vender ya sea agua o electricidad.

Debido a que el agua subterránea normalmente es más fría que las condiciones del agua superficial en climas más cálidos, podría usarse para enfriar los paneles solares, lo que mejora su eficiencia. En el proceso de enfriamiento de los paneles solares, se calienta el agua salobre, lo que mejora su tasa de producción de membrana y recuperación durante el proceso de desalinización. En este escenario todos salen ganando, tanto el agua como la electricidad se producen de manera más eficiente.⁴M.E. Clayton, J.B. Kjellsson y M.E. Webber, “Wind-Solar-Desalination: How Integrated Systems Can Solve Our Water and Energy Issues”, Earth Magazine, noviembre de 2014.

Además del viento y el sol proveyendo electricidad, también pueden brindar entradas directas para impulsar el proceso. Los molinos de viento, en lugar de generar electricidad, podían proveer energía mecánica directa para operar las bombas que empujan el agua salobre a través de las membranas. Y los sistemas solares, en lugar de generar electricidad, podrían generar el calor que se usa para hervir el agua salobre.

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