TFG y TFM

El nexo entre la energía y el agua

¿Cuánta agua dulce es necesaria para producir energía en España? Esta es una de las preguntas que aborda el ganador del Premio al Mejor Trabajo Final de Máster 2021 de los Premios Cátedra Aquae de Economía del Agua en su investigación.

Este Trabajo de Fin de Master  (TFM)aborda un estudio sistemático de la relación entre energía producida y cantidad de agua dulce necesaria en el proceso. Para esto, a lo largo de esta investigación, se utiliza el método del “Water Footprint o Huella Hídrica“ (WF), que hace referencia al volumen de agua consumida en las diferentes etapas del proceso de producción de energía.

Relación entre la energía producida y el agua dulce. Trabajo ganador de los Premios Cátedra Aquae de Economía del Agua.

El ganador al Mejor TFM 2021, Karapet Grigoryan, compara la contribución de cada fuente de energía, distinguiendo entre renovables y no renovables, en la producción de electricidad en España durante las tres últimas décadas.  A posterior, este TFM relaciona cada fuente de energía con su correspondiente WF consumida con el fin de conocer cuánta agua dulce utilizamos en la producción de electricidad.

Continuando con el objetivo de comprender y optimizar el uso del agua, y teniendo en cuenta que las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDARs) representan alrededor del 2-3 % de la demanda total de energía en España, es importante y necesario comprender cuál es el balance hídrico neto en toda la cadena de tratamiento de agua.

Para obtener ese balance, su autor plantea un término nuevo: «Agua dulce usada» (Used Fresh Water, UFW). Este concepto define la relación entre la cantidad de agua dulce utilizada en la fase de producción de energía y la energía total consumida por volumen de agua tratada en una planta de tratamiento de aguas residuales.

Un análisis del uso del agua dulce en España

Este estudio es especialmente relevante en países como España, donde la escasez de agua es una gran amenaza. Y es que, en este país, la producción de electricidad sigue estando dominada por las fuentes de energía no renovables, aunque en los últimos años las alternativas renovables están cobrando importancia. En la actualidad, la energía eólica representa la mayor contribución (18,7%) por encima de la hidroeléctrica (13,5%).

Pero si nos centramos en la Huella Hídrica asociada a cada fuente de energía la situación cambia drásticamente. Por ejemplo, la producción total de electricidad a través de biodiesel representa aproximadamente el 2.2%, pero su huella hídrica es mucho mayor alcanzando el 65% del total de WF en España.

La situación opuesta está representada por la energía eólica, que presenta el mínimo de WF (0,005%) y tiene una de las mayores contribuciones a la producción de energía. Cabe mencionar que la segunda fuente de energía con mejor producción de energía (21,3%) y balance de WF (0,64%) es el gas natural.

Los resultados de este estudio han mostrado que, debido al aumento del consumo de electricidad, desde 1990 hasta 2018, ha crecido también el consumo de agua por Kwh. Durante estás 3 décadas el consumo de electricidad por 1 Litro de agua ha aumentado de 9 L/Kwh a 16 L/Kwh.

Además, para esta investigación ha sido necesario realizar un importante estudio de campo en el que se combinan valores estimados de energía consumida junto con determinados cálculos de WF para obtener los valores del Used Fresh Water para una muestra de diferentes EDAR en la provincia de Granada. El resultado obtenido para todas ellas muestran valores muy pequeños de UFW que se mueven en el rango [0,002 – 0,04] m3/m3. Un resultado que refuerza la importancia del tratamiento de las aguas residuales.

Finalmente, todos los puntos mencionados anteriores ayudan a pensar, por ejemplo, en cómo conseguir EDARs aún más eficientes desde el punto de vista del consumo energético y de agua dulce. Como ejemplo, estudios preliminares muestran que fomentar el uso de la energía eólica para el funcionamiento de estas instalaciones supondrían un ahorro de más del 95% del agua dulce desperdiciada el todo el proceso.

Una vez más, ¿Por qué es importante mejorar nuestro sistema energético? Entre otras muchas cosas, ¡porque ahorramos agua!

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Sobre el autor

Karapet Grigoryan
Graduado en Ingeniería de Centrales Térmicas. Karapet realizó su primer Máster en 'Ingeniería de Centrales Térmicas'. La mayor parte de su experiencia laboral se desarrolló entre 2017 y 2018 trabajando para la principal compañía eléctrica en su país natal, Armenia. Siente gran interés por los procesos de generación de electricidad a partir de fuentes de energía renovables y todo lo relacionado con la transición hacia un sistema sostenible entre desarrollo y medio ambiente. En particular, se ha centrado en la optimización de los recursos del agua utilizados en la generación de la energía fundamentalmente el llamado nexo Agua-Energía.  Este interés le llevó a realizar su segundo Máster en "Técnicas y Ciencias de la Calidad del agua (IDEA)" por la Universidad de Granada, donde he desarrollado su TFM "Relation between Energy production and Water in Spain. A particular case for WasteWater Treatment Plants in Granada ".