La energía se usa para captación, distribución, depuración y reutilización del agua, mientras que el agua es necesaria para la extracción, generación, procesado y transporte de las diferentes fuentes energéticas. Agua y energía, un binomio esencial que exige equilibrio
El agua es la fuente de toda vida y un bien necesario para el desarrollo de cualquier ser vivo. Como bien de primera necesidad, el bienestar depende de la capacidad de acceso al agua.
Por su parte, la energía es esencial para el acondicionamiento del medio a las necesidades de la sociedad, el transporte, la luz y, en general, cualquier actividad productiva.
Dos recursos desconectados que el desarrollo tecnológico ha impulsado a estar estrechamente relacionados, pero que requieren equilibrio entre ambos.
La energía se usa para captación, distribución, depuración y reutilización del agua, mientras que el agua es necesaria para la extracción, generación, procesado y transporte de las diferentes fuentes energéticas.
Muchos de los nuevos desarrollos en el campo del agua necesitan una fuente de energía para funcionar, como pueden ser una desalinizadora o una bomba de agua.
Por su parte, las presas usan el agua como una forma de almacenamiento de energía. Las centrales hidráulicas, que utilizan el agua como fuente de energía, o las centrales termosolares, de gas y nucleares, que usan el agua para refrigerar y transformar la energía térmica y ser usada en una turbina, ponen de manifiesto el empleo del agua en la generación de energía.
El uso del agua no sólo es gran consumidor de energía, también es una fuente de producción de energía, aunque en estos momentos el balance sea negativo
En un principio la relación del agua con la energía se limitaba a la producción de hidroelectricidad, y en lugares geológicos singulares, a la producción de electricidad de origen geotérmico.
Con el aumento de la demanda de agua a lo largo del siglo XX, por el manejo del ciclo integral urbano y el crecimiento explosivo de las extracciones de agua subterránea, como consecuencia de la revolución verde, su utilización se ha ido convirtiendo cada vez más dependiente de la energía. Pasándose de una cultura de “agua rodada” a la del “agua impulsada”.
Pero en la actualidad la relación agua-energía no se limita a la dependencia lineal una de otra, sino que existe una estrecha relación bidireccional entre ellas.
El uso del agua no sólo es gran consumidor de energía, también es una fuente de producción de energía, aunque en estos momentos el balance sea negativo.
Un binomio en cifras
Para producir electricidad, ya en la mina de carbón se necesitaba agua, y también después, en la central eléctrica: por cada MWh, hasta 270 litros durante el proceso de extracción, y hasta 2.700 litros más durante la generación de energía.
Las centrales termoeléctricas -de carbón, gas, petróleo o nucleares- producen el 75%, aproximadamente, de la electricidad mundial. Para ello necesitan más de 580.000 millones de metros cúbicos de agua.
En la UE, las centrales termoeléctricas retiran el 43% del agua disponible para fabricar la luz; de toda el agua almacenada en España, un 40% es volumen hidroeléctrico.
De la misma manera se precisa energía para obtener agua.
Casi el 10% de la energía mundial se destina al ciclo integral del agua
Ya en 2014 la ONU llamó la atención sobre ese equilibrio necesario en el binomio agua-energía. Dos elementos que, aunque están estrechamente relacionados, se encuentran en desequilibrio.
La generación y transmisión de energía requiere de la utilización de los recursos hídricos, fuentes energéticas como las centrales hidroeléctricas, térmicas o nucleares. Sin embargo, sólo el 8% de la energía total que se genera se utiliza para la extracción, el tratamiento y el transporte del agua, es decir, la relación no es equitativa.
El cambio climático consolida el binomio agua-energía
El catedrático Enrique Cabrera, de la Universidad Politécnica Valencia, afirma en uno de sus estudios que las cada vez más frecuentes sequías y el reto del cambio climático exigen mayores niveles de eficiencia en el uso de estos dos recursos, sobre todo porque su interdependencia amplifica el problema.
El calentamiento global, la mayor evidencia del cambio climático, disminuye la disponibilidad de agua en las áreas de mayor estrés hídrico, que además casi siempre coinciden con las de mayor demanda.
Ello obliga a recurrir a fuentes alternativas energéticamente más consuntivas y a captar el agua subterránea desde profundidades mayores. Pero no acaba ahí la interdependencia, insiste Cabrera.
Por una parte, menos agua supone menos producción de energía hidroeléctrica y, por otra, más temperatura aumenta el consumo energético doméstico requerido por la climatización de las viviendas.
Todo lleva a un mayor gasto de energía no renovable, favorece el cambio climático y alimenta, en fin, un círculo vicioso de difícil control.
El estudio Binomio agua-energía: energía para el agua. Análisis del consumo energético del ciclo del agua en España, desarrollado por María Valdezate, de la Universidad de Alcalá, afirma que la relación existente entre energía y agua puede estudiarse desde dos perspectivas distintas, con un enfoque que analice el consumo de agua necesario para la producción energética, y desde el propio consumo de energía requerida para la producción y/o adecuación del agua para su distribución y posterior consumo.
Una característica fundamental de la relación de estos recursos es que ambos son limitados, hecho a tener en cuenta en el estudio de su interdependencia, y por lo que es fundamental además enfocar el análisis con una perspectiva basada en ahorro y eficiencia.
En su trabajo analiza el caso concreto de la energía consumida en el ciclo del agua en España, con el objetivo de establecer una aproximación en la identificación de las fases en las que se detecte un menor grado de eficiencia energética.
Valdezate concluye que la energía se encuentra presente de forma continua en el ciclo integral del agua y supone un factor determinante para que la ciudadanía disponga de un agua de calidad.
Suez España aprovecha la energía producida durante el ciclo integral del agua, gracias a la instalación de turbinas hidráulicas, llegando a generar 5,1GWh en 2019
En relación con el uso del agua regenerada resulta fundamental la potenciación de este aprovechamiento. El motivo del argumento se deriva de las predicciones sobre el cambio climático en nuestro país, cuyas estimaciones de disposición de recursos hídricos en las próximas décadas se presenta especialmente inquietante.
Por otro lado, uno de los factores determinantes en el detrimento del ciclo del agua son las pérdidas en la red. El desperdicio del recurso hídrico resulta, en ocasiones, muy elevado y alarmante, con una pérdida estimada del 3,5% del total de agua en la fase de abastecimiento, y un consumo del 7,5% de la energía consumida en esta fase.
Al mismo tiempo se ha puesto en evidencia a lo largo del estudio que es conveniente impulsar el aprovechamiento del biogás producido durante el proceso de depuración. El fundamento de esta aseveración es que el biogás puede llegar a cubrir las necesidades energéticas del proceso que supone más del 80% de la fase de saneamiento, y casi un 3% del consumo total del ciclo integral del agua.
En su estudio Valdezate señala también que el consumo de energía total supone el 90% solo en la fase de utilización. Por consiguiente, se deduce una necesidad perentoria en el ahorro energético en esta fase. Una de las posibles soluciones que recomienda la investigación es la instalación de los sistemas de aprovechamiento de las energías renovables, fundamentalmente de la energía solar y, cuando esta no fuese suficiente, principalmente por las condiciones geográficas, de la energía geotérmica.
Para concluir, insiste en que existe una gran variedad de mejoras que podrían potenciar la eficiencia energética del ciclo integral del agua. Sin embargo, estas medidas son responsabilidad tanto de la población, como de las administraciones y organismos públicos y privados competentes, que deberían ser permanentemente respaldados por los centros de investigación y expertos en la materia. «De todos depende el poder de optimizar un recurso imprescindible para la vida: el agua«.
El potencial del agua para generar energía limpia
La Estrategia Nacional de Almacenamiento energético ha incorporado la hidráulica de bombeo de agua de minas como uno de los desarrollos a financiar a corto plazo.
Las plantas de bombeo almacenan energía en forma de energía potencial gravitacional del agua, elevando agua desde un depósito inferior a uno a mayor altura. Durante los periodos de alta demanda, el agua almacenada en el embalse superior se libera mediante turbinas hacia un depósito inferior para producir electricidad, mientras que en periodos de baja demanda el agua se bombea de vuelta al embalse superior y se almacena de nuevo.
Aunque en general se trata de reservas superficiales (embalses, depósitos, etc.), también puede utilizarse el mar o cavernas subterráneas como reserva inferior.
Las plantas de bombeo requieren condiciones de emplazamiento muy específicas para ser viables, como una conformación adecuada del terreno, la diferencia de elevación entre los embalses y la disponibilidad de agua para la operación.
Adicionalmente, la obra civil que requieren puede presentar un elevado impacto ambiental. Por ello, existe un gran potencial de reaprovechamiento de instalaciones hidroeléctricas, mediante la agregación de sistemas bombeo, y también existe la posibilidad de ampliación de centrales de bombeo existentes, mediante la incorporación de nuevos grupos con las mismas infraestructuras hidráulicas de embalses o depósito.
Otra opción que se plantea como palanca de generación de empleo en el medio rural y rehabilitación del espacio natural afectado por las explotaciones mineras es la utilización de aguas procedentes del drenaje de las minas para de energía eléctrica mediante una central depuradora reversible, permitiendo la regeneración de entornos mineros.
Se trata del aprovechamiento de las aguas provenientes de las minas abandonadas a lo largo de los años que, al tratarse de lixiviados de las propias minas son contaminantes, lo que solucionaría adicionalmente el problema medioambiental que suponen estos vertidos a las diferentes cuencas hidrográficas.
Tienen en común la utilización de cielos abiertos y escombreras como balsas de almacenamiento dentro de las minas, concretamente como depósitos de acumulación inferior y superior. Por tanto, esta tecnología presentaría beneficios adicionales al encontrarse en zonas de Transición Justa y cerca de Centrales Térmicas cerradas o en proceso de cierre.
El almacenamiento de energía mediante bombeo es una de las tecnologías de almacenamiento más maduras y, gracias a su eficiencia y flexibilidad, está implantada a gran escala en toda Europa. Actualmente supone más del 90% de la potencia de almacenamiento instalada a nivel europeo.
La energía hidráulica de bombeos es la forma más frecuente de almacenamiento de energía en Estados Unidos, representando cerca de 97% de la capacidad. Hay más de 40 plantas existentes a nivel nacional, con una capacidad combinada de más de 20 gigavatios, suficiente para alimentar a toda la ciudad de Nueva York durante varias horas.
El éxito de la desalación de agua requiere más energías renovables
España tiene una capacidad potencial de desalación de 700 hectómetros cúbicos de agua al año, una cantidad que ha requerido inversiones cercanas a los 2.000 millones de euros, según el Ministerio de Transición Ecológica.
A pesar del gran potencial desalador de España, de 7oo hectómetros cúbicos, generamos apenas 400 hectómetros cúbicos anuales porque el elevado coste y precio hace que los usuarios opten por fuentes alternativas más baratas cuando disponen de ellas.
Según datos del Ministerio de Transición Ecológica hablamos de un precio de 60 céntimos el metro cúbico de agua desalada, casi 40 veces menos que en los inicios de la industria, un precio que para los agricultores está subvencionado hasta dejarlo alrededor de los 30 céntimos.
Abaratar el precio del agua desalada es uno de los retos del sector y para ello, según la Asociación Española de Desalación y Reutilización, AEDyR, la reducción del coste energético de la desalación será un puntal junto con los avances tecnológicos.
Desalar agua con energías renovables reduce el coste de producción casi a la mitad, ya que el metro cúbico costaría 1,3 euros frente a los 2,13 euros que cuesta con combustibles fósiles, de modo que este binomio es clave, no solo para disminuir el gasto, sino también para dejar de emitir CO2 a la atmósfera, de importar petróleo y minimizar el impacto del cambio climático.
Agua y energía en Gran Canaria
La desalación, unida a las energías limpias, fue la opción por la que ya apostó hace unos años la Mancomunidad del Sureste en Gran Canaria, lo que le valió varios premios de la ONU por su importancia como ejemplo para países en vías de desarrollo. Es un binomio por el que ya ha apostado el Cabildo de Gran Canaria con su Plan Renovagua, dotado de 18 millones.
El objetivo es implantar energía eólica y fotovoltaica en 26 instalaciones del Consejo Insular de Aguas. El gobierno insular estima que, gracias a estas obras, dejará de emitir 17.423 toneladas de CO2 a la atmósfera cada año, y de importar 4.700 toneladas de petróleo. El Cabildo calcula un ahorro de más de 2 millones de euros cada año.
La Central Hidroeólica de El Hierro fue inaugurada el 26 de junio de 2014. La empresa que la gestiona pertenece al Cabildo de El Hierro (66% de las acciones), Endesa (23%) , el Instituto Tecnológico de Canarias (8%) y el Gobierno de Canarias (3%).
El proyecto se basa en dos condiciones naturales de la isla: un cuenco volcánico natural que es empleado como embalse y los vientos que azotan la isla.
El parque eólico, utilizado para bombear el agua, tiene una un potencia de 11,5 MW aportada por cinco aerogeneradores Enercon, mientras que la central hidroeléctrica, que suma 6 MW, tiene un salto neto de 682 metros y cuenta con dos depósitos (el inferior con una capacidad para 225.000 m3 y el superior para 500.000 m3).
La Central Hidroeólica de El Hierro ha abierto sus puertas al público esta semana para, una vez más, dar a conocer a los visitantes un proyecto medioambiental ejemplar que ha convertido a la isla en referente mundial en el abastecimiento eléctrico.
Un abastecimiento que tiene especial beneficio en la gestión integral del agua (desalación, extracción de pozos, bombeos y distribución) que supone en la isla el 50% del consumo eléctrico anual.
Fotovoltaica flotante en Mazarrón
Abaratar el precio del agua y evitar las pérdidas por evaporación. Eso es lo que ha conseguido la Comunidad de Regantes de Mazarrón con su nueva la planta solar fotovoltaica, inaugurada el pasado mes de noviembre.
Esta desaladora privada es una de las primeras que se construyeron hace 24 años en la península y alcanza una producción de 14 hectómetros anuales. Con este proyecto de autogeneración de energía, según José Hernández, presidente de la Comunidad de Regantes, se evitará la emisión de 40.000 toneladas al año de CO2 y se conseguirá un ahorro del 28% de la factura energética con el consiguiente ahorro de 5,5 céntimos por cada metro cúbico de agua producido.
Otra singularidad de la planta solar es que está construida sobre el embalse de la desaladora mediante una estructura flotante, lo cual evitará la evaporación de hasta 35.000 metros cúbicos al año.
