Desalinización solar mediante energía fotovoltaica-térmica

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Un equipo de investigación del Reino Unido ha estudiado cómo la combinación de energía fotovoltaica y energía solar térmica (ST) podría mejorar la eficiencia y la viabilidad de distintos procesos de desalinización solar. Los científicos afirman que su trabajo se basa en investigaciones anteriores que han demostrado las ventajas de combinar la energía fotovoltaica y la energía solar térmica con fines de desalinización.

“Sin embargo, la mayoría de los estudios previos sobre colectores FVT-desalinización realizados hasta la fecha se han centrado en el desarrollo de soluciones de integración de sistemas entre colectores FVT convencionales y módulos de desalinización, y no han considerado las oportunidades de mecanismos sinérgicos de acoplamiento electrotérmico”, señalaron los científicos, en referencia a la novedad de su estudio. “La variación en el uso del calor y la electricidad en la desalinización puede mejorar el rendimiento del sistema incluso cuando funciona con eficiencias solares-energéticas similares”.

Los investigadores distinguieron entre las tecnologías de desalinización que son preferibles utilizar con electricidad y las que dependen del calor. Las primeras son la ósmosis inversa (OI), la electrodiálisis (ED), la compresión mecánica de vapor (MVC) y las soluciones de desionización capacitiva (CDI), mientras que las segundas son las tecnologías de destilación instantánea de múltiples etapas (MSF) y destilación de efectos múltiples (MED), y la destilación por membranas (MD).

Describen todas las tecnologías fotovoltaicas y termosolares disponibles y ofrecen una breve descripción de los mecanismos de integración de los sistemas de FVT-desalinización integrados de forma no sinérgica. También señalaron que su trabajo está diseñado para investigar nuevos mecanismos que coutilicen de forma inteligente la electricidad y el calor de los sistemas fotovoltaicos-térmicos.

Mediante un análisis tecnoeconómico preliminar basado en parámetros de rendimiento y costes, los científicos evaluaron varias soluciones integradas de FVT-desalinización y su coste nivelado del agua desalinizada (RLCOW). Compararon los datos con las cifras de la desalación fotovoltaica pura o los sistemas de desalación ST. También asumieron que los costes de capital y operativos de los sistemas de desalinización, los equipos accesorios y los sistemas hidráulicos son los mismos entre los sistemas PV-RO y ST-MD y los sistemas FVT alternativos.

“Sin embargo, las dos variables consideradas son (1) la productividad del agua de la desalinización FVT en relación con la desalinización FV y la desalinización ST; y (2) los costes de capital de los sistemas FVT en relación con los sistemas FV y ST”, señalaron. “En la actualidad, el coste de un sistema FVT comercial suele ser entre 1,5 y dos veces superior al de un sistema fotovoltaico equivalente, debido a la estructura más complicada y a la necesidad de accesorios adicionales de los sistemas FVT”.

Mediante su análisis, los investigadores descubrieron que la tecnología de desalinización más común -la ósmosis inversa (OI)- puede ver reducido su RLCOW en un 20% si se energiza mediante sistemas FVT en comparación con las instalaciones fotovoltaicas puras.

“Dado el predominio de la ósmosis inversa en la capacidad de desalinización instalada recientemente y la gran escalabilidad de la MD como proceso de desalinización térmico, el ahorro potencial de costes de agua indica oportunidades de impacto positivo inmediato, que podrían ayudar a resolver los problemas de agua en zonas sin conexión a la red”, afirmaron.

Presentaron sus conclusiones en “Synergies and potential of hybrid solar photovoltaic-thermal desalination technologies” (Sinergias y potencial de las tecnologías híbridas de desalación solar fotovoltaica-térmica), publicado en Desalination. El equipo de investigación incluye académicos del Imperial College de Londres y del King’s College de Londres.

“Hay que investigar más para dilucidar el mecanismo de acoplamiento electrotérmico y desarrollar teorías/modelos paramétricos para el uso conjunto de electricidad y calor en distintos procesos de desalación”, concluyen.

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