Plataforma flotante autopropulsada de desalación, potabilización,

almacenamiento y distribución de agua de mar que comprende unos medios de desalación de agua (2); un sistema de propulsión (3) de la plataforma flotante; y una planta potabilizadora (5) y una planta destiladora (6), así como unos medios de almacenamiento de agua potable (7) apta para consumo humano; que se caracteriza porque comprende, además, una plataforma de producción de energía (1) o medios de generación, consistente en una pluralidad de células de combustible, incluyendo los sistemas de reformado; y en donde dichos medios de generación (1) están configurados para alimentar de energía a todos los elementos que conforman la plataforma

Plataforma flotante autopropulsada de desalación, potabilización, almacenamiento y distribución de agua de mar.

El objeto de la presente invención es una plataforma flotante autopropulsada que comprende un sistema de desalación y potabilización de la misma agua de mar, y que utiliza como fuente fundamental de energía una pluralidad de células de combustible.

La presente invención se enmarca en el sector técnico de la producción de agua potable a partir de agua de mar mediante el uso de células de combustible.

Antecedentes de la invención

Actualmente, la producción de agua potable a partir de agua de mar es, básicamente, fruto de los siguientes sistemas: plantas potabilizadoras de buques y plantas de desalación terrestres.

Las plantas potabilizadoras de buques se alimentan de las fuentes de energía instaladas a bordo. Estas fuentes de energía pueden ser (a) máquinas térmicas alternativas, tales como motores diésel, motores de gas o máquinas rotativas, como turbinas de vapor o gas; (b) aerogeneradores instalados sobre la propia plataforma flotante; y (c) células fotovoltaicas para aprovechar la radiación solar.

Por otro lado, las plantas de desalación terrestres se alimentan con aportes de energía eléctrica, bien procedente de la red de distribución o bien de fuentes terrestres de energía, con o sin aporte de energía calorífica producida con combustibles fósiles.

En todos los casos citados, se trata de sistemas tradicionales, que implican los siguientes problemas: (a) consumo excesivo de combustibles fósiles; (b) altos niveles de contaminación atmosférica resultado de los productos de combustibles fósiles, bien en las centrales de producción de energía, bien en las instalaciones con grupos generadores, tanto en la plataforma flotante, como en instalaciones terrestres; y (c) en el caso de los aerogeneradores, estabilidad deficiente de la plataforma debida a la ubicación del centro de gravedad del propio aerogenerador, dependencia de las condiciones ambientales y bajo rendimiento.

Para las células fotovoltaicas, existe un bajo rendimiento asociado a tal sistema, además de riesgo de rotura o fractura debido a inclemencias medioambientales. En el caso de centrales o plantas de desalación terrestre que usen máquinas térmicas alternativas o rotativas, existen excesivos niveles de contaminación marina, potencialmente peligrosas para la flora y la fauna, debidos a la alta concentración de sales de la salmuera o productos de desecho que se lanzan al mar en zonas de baja profundidad a no mucha distancia de la costa.

De los documentos localizados en el estado de la técnica, destaca la patente con número de publicación ES2165824 que divulga una plataforma flotante sobre la que se instala una planta potabilizadora de agua, por evaporación y/o ósmosis inversa, tanques de almacenamiento temporal de agua desalinizada y sistema de suministro de agua a tierra. La energía eléctrica para el funcionamiento de la planta se obtiene de uno o más aerogeneradores, en donde para el precalentamiento se utiliza energía solar (térmica y/o fotovoltaica) y para la propulsión de la plataforma, energía diésel-eléctrica. La toma de agua se materializa mediante una manguera flexible que se puede regular a profundidad variable, según sea la más adecuada en cada momento, y la planta también dispone de un sistema de análisis físico-químico, tanto del agua de entrada como de la producida. Las pilas de combustible son convertidores electro-químicos de energía que extraen la almacenada en un elemento portador (hidrógeno) obtenido de diversos tipos de sustancias químicas y combustibles fósiles y sintéticos, y al combinar este elemento portador de energía con el oxígeno del aire, dan lugar a la reacción opuesta a la electrólisis, produciendo energía eléctrica en forma de corriente continua. Hasta el momento las pilas de combustible, inventadas en 1839-1842 por Sir William Grove, y desarrolladas para la carrera espacial con el proyecto estadounidense "Géminis", nunca se han utilizado en buques de superficie para propulsar los mismos, ni para obtener agua potable a partir del agua de mar.

La solicitud PCT con número de publicación WO2005061389 divulga una plataforma móvil de desalinización que comprende un sistema de toma, un sistema de ósmosis inversa para la desalinización, un sistema de descarga del concentrado, transferencia del filtrado, una fuente de energía y un sistema de control. Como fuente de energía se contemplan diversas alternativas, entre ellas, las células de combustible. Otras aplicaciones en barcos, las encontramos en los submarinos alemanes del tipo 212 que se alimentan por medio de nueve pilas de combustible tipo PEMFC. En estos buques, que no pueden calificarse de plataformas flotantes autopropulsadas, el hidrógeno o elemento portador de energía va almacenado a bordo en tanques de hidruros metálicos (en la actualidad, la mayor parte del hidrógeno se produce a partir de la energía fósil primaria; el hidrógeno electrolítico se produce solamente cuando se dispone de una potencia eléctrica barata, por ejemplo en grandes centrales hidroeléctricas o de forma fotovoltaica de la potencia solar), existiendo una gran diferencia con las reivindicaciones de esta patente, ya que el hidrógeno se obtiene a partir del proceso de reformado de diversas sustancias químicas (por ejemplo metanol, etanol). En estos mismos submarinos, el oxígeno debe ser almacenado a bordo, a alta presión, en tanques, ya que al ser usadas las pilas de combustible únicamente en inmersión no hay disponible oxígeno del aire, en contraposición al sistema descrito en esta patente, en que el oxígeno se toma del aire ambiente.

Teniendo en cuenta los antecedentes y el estado actual de la técnica descrito, es sumamente deseable un sistema de producción de agua potable en el que la energía sea producida a partir de fuentes limpias, con unos niveles de emisión de CO/CO₂ del orden comprendido entre el 5% y el 10% de las tradicionales y que evite la contaminación de las aguas, eliminando cualquier peligro para la flora y la fauna, sobre todo en los litorales, lo que redundaría en una limpieza del entorno marino en las zonas costeras de alto valor natural.

Descripción de la invención

La presente invención se refiere a un sistema de desalación y potabilización en una planta flotante autopropulsada usando, como única fuente de energía, células o pilas de combustible, con almacenamiento de combustible a bordo. La presente invención comprende los procesos de obtención del producto final, el agua potable, y la instalación para llevar a cabo dicho procedimiento.

Las células de combustible constituyen en la actualidad el sistema más novedoso de producción de energía eléctrica, presentando el mayor rendimiento térmico y la menor contaminación ambiental. Las células de combustible son, al menos, una seleccionada entre:

(a) Pilas de baja temperatura, como las de membranas intercambiadoras de protones (PEMFC), alcalinas (AFC) y de ácido fosfórico (PAFC).

(b) Pilas de media y alta temperatura, como las de policarbonatos fundidos (MCFC) de óxidos sólidos (SOFC).

La desalación de agua de mar se consigue por medio de una planta de ósmosis inversa u otro sistema cualquiera de desalación que requiera el uso de una fuente externa de energía, instalada en la propia plataforma, que es alimentada con la energía eléctrica procedente de los cuadros de distribución eléctricos, producida, a su vez, por las células de combustible.

Del mismo modo, el calor disipado en el proceso de reformado interno y/o externo de los combustibles utilizados en la planta se aprovecha también mediante una planta auxiliar destiladora/potabilizadora.

En general, la plataforma puede adoptar dos configuraciones: una primera configuración para la producción de agua potable, almacenamiento a bordo y transporte al punto objetivo; y una segunda configuración para producción de agua potable y transporte de la mima por buque lanzadera, pozo profundo o "shuttle" y trasvase directo.

Las instalaciones para el transvase de agua en puerto o punto objetivo pueden limitarse a una estación de bombeo, con accionamiento eléctrico.

Breve descripción de las figuras

Fig 1. Muestra una plataforma flotante, objeto de la presente invención, para producción de agua potable, almacenamiento a bordo y transporte al punto objetivo.

Fig 2. Muestra un esquema del funcionamiento de una pila de combustible...

1. Plataforma flotante autopropulsada de desalación, potabilización, almacenamiento y distribución de agua de mar que comprende:

unos medios de desalación de agua (2) que comprenden un equipo de aspiración y bombeo de agua salada y/o salmuera, así como una planta desalinizadora por ósmosis inversa y que, además, comprenden una conducción de aspiración de agua salada (4) configurada para la toma de agua a profundidad variable, en función de las características del agua, para su posterior tratamiento, desalación y post-tratamiento a bordo de dicha agua aspirada y una conducción de salida de la salmuera (8) de longitud variable y configurada para difundir la salmuera en una zona amplia a profundidad variable;

un sistema de propulsión (3) de la plataforma flotante, alimentado eléctricamente por una planta de generación de energía eléctrica (1), así como un propulsor de proa para maniobra y posicionamiento (9) igualmente alimentado por la planta de generación eléctrica (1); y

una planta potabilizadora (5) y una planta destiladora (6), así como unos medios de almacenamiento de agua potable (7) apta para consumo humano;

caracterizada porque comprende, además, una plataforma de producción de energía (1) o medios de generación, consistente en una pluralidad de células de combustible, incluyendo los sistemas de reformado; y en donde dichos medios de generación (1) están configurados para alimentar de energía a todos los elementos que conforman la plataforma.

2. Plataforma de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizada porque las pilas de combustible son, al menos, una seleccionada entre:

(a) Pilas de baja temperatura, como las de membranas intercambiadoras de protones (PEMFC), alcalinas (AFC) y de ácido fosfórico (PAFC).

(b) Pilas de media y alta temperatura, como las de policarbonatos fundidos (MCFC) de óxidos sólidos (SOFC).

3. Plataforma de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2 caracterizada porque el calor disipado en el proceso de reformado interno y/o externo de los combustibles utilizados en la planta de generación (1) se aprovechan mediante una planta auxiliar destiladora y potabilizadora.

4. Plataforma de acuerdo con las reivindicaciones anteriores caracterizada porque adopta una configuración seleccionada entre:

una primera configuración para la producción de agua potable, almacenamiento a bordo y transporte al punto objetivo; y

una segunda configuración para producción de agua potable y transporte de la misma por buque lanzadera, pozo profundo o "shuttle" y trasvase directo;

en donde las instalaciones para el transvase de agua en puerto o punto objetivo pueden limitarse a una estación de bombeo, con accionamiento eléctrico, alimentado por la planta de generación (1).