Procedimiento de planta dual con energías renovables para la desalinización de agua de mar y obtención de energía eléctrica.

El procedimiento de la invención permite combinar energías renovables como la eléctrica procedente de sistemas eólicos y otra complementaria térmica procedente de sistemas solares en una planta destinada a la desalación de agua de mar, en donde dicha desalinización comprende, básicamente, el bombeo del agua de mar hacia un depósito o balsa de decantación; su envío hacia un condensador de vapor y elevación de temperatura de la misma; el paso de esta agua a través de filtros de arena; su posterior envío hacia unos paneles solares con la correspondiente elevación de temperatura del agua; el paso de este agua calentada a unos sobrecalentadores para la producción de vapor de agua sobrecalentado; la alimentación de una turbina de vapor con dicho vapor sobrecalentado y, finalmente, la extracción del vapor a la salida de la turbina para calentamiento del agua de mary condensación del agua en forma de agua destilada

Procedimiento de planta dual con energías renovables para la desalinización de agua de mar y obtención de energía eléctrica.

Objeto de la invención

El presente invento se refiere a un procedimiento específico que permite combinar las energías renovables en una planta destinada a la desalación de agua de mar preferentemente y a la generación de energía eléctrica. Este invento se plantea ante la necesidad de encontrar mecanismos cada vez más eficaces en la obtención de agua destinada al uso de actividades humanas o al consumo humano y ante la necesidad de obtener energía eléctrica mediante sistemas escasamente contaminantes.

Sector de la técnica

El invento se enmarca en los sectores técnicos destinados a la desalación de agua y a los sistemas de generación u obtención de energía eléctrica.

Estado de técnica

Actualmente, existen diversos inventos destinados a la generación de energía eléctrica y a la desalación de agua. En este sentido, la necesidad de suministro de dichos bienes ya ha obtenido una respuesta de la técnica. Se presta gran interés a las Plantas Duales (Generación de electricidad más Desalación). Este acoplamiento se viene realizando tanto con plantas de evaporación como con plantas de Osmosis Inversa, por cuanto ambas requieren una fuente de energía que les suministre la energía térmica que precisan, siendo las más adecuadas para obtener esta fuente de calor las Centrales Térmicas. Si tomamos como ejemplo una Central Térmica convencional, encontramos que sus secuencias son válidas en gran medida para obtener agua, ya que de hecho en estas centrales el agua recuperada en el condensador podría ser desalada, si fuera la utilizada para el vapor que acciona la turbina, y si esta no fuese reutilizada para suministrar la caldera.

En general, los sistemas actuales destinados a la desalación cuentan con un sistema de alimentación que suministran determinado caudal de agua salada a una bomba que conduce el agua a depósitos que distribuyen al haz de tubos de precalentadores de la caldera. De este modo se produce la condensación del vapor que llega comprimido a la turbina desarrollando potencial de trabajo, que se traduce en energía eléctrica en un alternador. El vapor de agua utilizado en la turbina se incorpora a baja presión en el condensador donde es licuado, pasando esta agua al circuito de alimentación de la caldera. Este proceso, sin embargo, supone una pérdida de energía en el paso de licuación del vapor, rebajando la temperatura del agua para iniciar nuevamente el ciclo de producción de vapor. Si se abriese el circuito vapor- agua se incidiría negativamente en la economía de la materia combustible consumida en la caldera, ya que la temperatura del agua recuperada en el condensador enfría lo suficiente para licuarse, conservando a su salida entre 30 y 35ºC, lo que se traduce en un ahorro importante en la materia prima empleada en la combustión, al igual que en el costo del bombeo del agua utilizada para la obtención del vapor.

Descripción detallada de la invención

El sistema que se pretende desarrollar esta diseñado para utilizar energía solar térmica elevando la temperatura del agua hasta 120ºC aproximadamente, antes de entrar en la caldera, en modo tal que renovando el agua en el circuito desde el exterior, este quedase abierto, licuándose el agua a la salida de la turbina en unos condensadores diseñados específicamente para dicho proceso. La pérdida de energía térmica que significa la no recuperación de agua del condensador será sustituida por la energía solar, de modo que cualquier central térmica convencional podría producir energía eléctrica y agua para el consumo humano a partir de agua del mar, adaptándose al sistema que se propone.

Abunda decir que la generación de energía eléctrica se produce a través de diversos mecanismos, y que en lo que concierne al presente invento, el proceso requiere energía eléctrica, basada en sistemas eólicos, pero en modo tal que un gran porcentaje de la energía inicialmente consumida es recuperada al final del proceso de desalación de agua. Por ello, es conveniente destacar que el procedimiento que se detalla a continuación, tiene como resultado simultáneo la generación de dos recursos esenciales: energía eléctrica y agua desalada.

El procedimiento se plasma en un esquema que parte del uso de dos energías renovables: una básica en el proceso, como es la energía eléctrica derivada de los sistemas eólicos y otra que será complementaria, la solar térmica. El proceso requiere que se suministre energía a diversos elementos implicados en el desarrollo del mismo: se requiere una instalación de bombeo desde un determinado punto de acceso creándose para ello un circuito de toma de agua. Dicho circuito cuenta con un sistema de refrigeración apropiado a las características del procedimiento. También se requiere energía para la bomba de alimentación de la caldera.

Así, el proceso se inicia con el bombeo del agua del mar hacia unos depósitos en los que deberá producirse una primera decantación de sólidos y partículas en suspensión. Desde dicho depósito(s) se bombea el agua hacia un segundo depósito, estableciéndose el paso de la misma como sistema de refrigeración del condensador, y llegando el agua al segundo depósito a una temperatura de entre 35 y 40ºC. La función de depositar el agua en estas condiciones en un segundo tanque reside en una segunda etapa de decantación de partículas en suspensión. El sistema continúa mediante una batería de filtros de arena anteriores a unos bloques de paneles solares, los que calentarán el agua desde los 35ºC al ingresar hasta los 120 y 130ºC. Elevada a dichas temperaturas, debe conducirse el agua a tanques provistos de un sistema aislante, donde la bomba alimentará un sistema de intercambiadores de calor. Obtenido así el vapor, se realizará un ulterior proceso de sobrecalentamiento, mediante un mecanismo que permitirá alcanzar los 500ºC, condición indispensable para que el vapor ingrese en la cámara de una turbina de vapor. De este modo, por un lado el eje de la turbina estará unido rigidamente al del alternador transformando su trabajo potencial en energía eléctrica producida en el alternador, mientras que por otra parte el vapor de agua saturado a baja presión se licuará en el condensador y se obtendrá agua destilada. La energía eléctrica podrá generar un sistema de autoabastecimiento o distribuirse a terceros y el agua podrá ser suministrada a terceros.

Breve descripción de las figuras

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, de un plano en el que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado esquemáticamente el procedimiento de obtención de agua desalada y energía eléctrica por medio de agua de mar y empleando energías renovables procedentes de energía eólica y energía térmica solar.

Explicación de un modo preferente de realización de la invención

El proceso para la obtención de agua desalada y de energía eléctrica a través de una planta dual abastecida por energías renovables consiste en un sistema que obtiene energía eléctrica desde un parque eólico, regulada mediante una subestación (1) y un sistema de alimentación de energía eléctrica de la caldera (2), y de un circuito de alimentación de agua de mar, que se inicia con el bombeo del agua del mar mediante una bomba de alimentación (3) hacia un depósito de decantación de sólidos (4) en los que deberá producirse una primera decantación de sólidos y partículas en suspensión. Desde dicho depósito(s) se bombea el agua hacia un segundo depósito mediante una bomba de alimentación (5), estableciéndose el paso de la misma como sistema de refrigeración del condensador (15), y llegando el agua a un segundo depósito de decantación (6) a una temperatura de entre 35 y 40ºC. La función de depositar el agua en estas condiciones en un segundo tanque reside en la necesidad de una segunda etapa de decantación de partículas en suspensión. El proceso continúa con el paso por una batería de filtros de arena (7) anteriores a unos bloques precalentadores solares (8), los que calentarán el agua desde los 35ºC al ingresar hasta los 120 y 130ºC, siendo conducida a dicha temperatura hasta un depósito regulador (9), esto es, un tanque provisto de un sistema aislante. Desde el depósito regulador la bomba de alimentación...