La elección por parte de la Organización de Naciones para que el Día Mundial del Agua de 2014 aborde el binomio agua y energía ha significado la constatación de la conciencia existente sobre la fuerte interrelación de estos dos elementos.
En España, la situación actual de incertidumbre regulatoria desde el punto de vista energético, y en particular en lo que se refiere al régimen especial, la desconfianza en el horizonte tarifario y un escenario tendencial creciente de precios, hace que esta interrelación sea cada vez más fuerte.
Las estaciones depuradoras de aguas residuales son parte fundamental en la gestión integral del ciclo del agua, pues son el punto de retorno del agua a su medio en
las condiciones adecuadas. Estas plantas son los principales consumidores de energía en dicho ciclo, en torno a un 65%, y presentan un importante potencial de autoabastecimiento mediante la producción de biogás que, por lo general, asciende a una tercera parte. Asimismo, según los últimos estudios sobre el potencial energético de los lodos en España, la producción obtenida en el año 2020 podría llegarse a multiplicar por 2,5 a la obtenida en 2007, incrementándose desde 49 a 123 toneladas equivalentes de petróleo.
Para incrementar el autoabastecimiento de energía de una EDAR es necesario el aprovechamiento de sus recursos: biogás y espacio
De todo ello se deduce que las actuaciones en materia energética en las estaciones depuradoras de aguas residuales son el punto determinante en la optimización energética del ciclo integral del agua.
Todos los procesos que concurren dentro de una estación depuradora junto con sus consumos energéticos dan como resultado un complejo mapa lleno de interrelaciones.
Para añadir complejidad, hay que reseñar que la producción de una depuradora y, por lo tanto, su consumo e incluso su consumo específico, puede ser altamente estacional. Un consumo estándar alcanza los 0,67 kWh/m3, donde destaca el tratamiento biológico que representa un más de la mitad del total.
Actuaciones para la mejora energética
Además de las actuaciones clásicas, la tecnología actual y su coste permiten abordar otras actuaciones que además son globales, sostenibles y presentan un mayor impacto sobre el aprovechamiento energético de la planta. De ellas destacan la implantación de una plataforma de gestión energética para conocer, clasificar y disminuir los consumos; y la instalación de un orquestador energético para aumentar la capacidad de autoabastecimiento.
Autoabastecimiento: Orquestador Energético
Para incrementar el autoabastecimiento energético de una estación depuradora es necesario el aprovechamiento de sus recursos: biogás y espacio disponible. Es po-sible implantar una generación energética basada en biogás e incluso completada con energía renovable, ya sea fotovoltaica o eólica, maximizando así su generación e ingresos, y al mismo tiempo, incorporando limitaciones técnicas de vertido a red.
En definitiva, se trata de decidir cuáles deben ser los flujos de energía en la explotación de los componentes de generación y consumos de los que dispone la estación de tratamiento para obtener el máximo rendimiento y la optimización económica.
Para poder abordar esta solución, en cada momento es necesario tener en cuenta la situación instantánea de las demandas eléctrica y térmica, los consumos de procesos, el periodo y los precios de las tarifas eléctricas, etc. Adicionalmente, se deben conocer y tener en cuenta las previsiones de la demanda de energía térmica, eléctrica y de proceso.
Mediante el análisis de estos parámetros en cada momento se puede decidir la actuación a acometer, cuándo realizar la puesta en marcha de la cogeneración u otras energías y el régimen de funcionamiento de las mismas, maximizando su potencial o estableciendo restricciones para no generar excedentes y evitar posibles penalizaciones.
Por último, sería necesario generar las interrelaciones heurísticas que modelan el comportamiento energético de la planta a partir de los sistemas SCADA y la plataforma de gestión energética para poder actuar sobre los consumos y generación, y disponer de un módulo de ayuda a la decisión.
Dentro del proyecto europeo Chorus, Isotrol está desarrollando un sistema de gestión energética dirigido a grandes consumidores de electricidad, que permite gestionar adecuadamente todas estas restricciones, minimizando costes y maximizando el potencial de autoconsumo.
La plataforma de gestión energética
Las actuaciones en materia energética en las estaciones depuradoras de aguas residuales son el punto determinante en la optimización energética del ciclo integral del agua
Una plataforma de gestión energética está formada por distintos módulos que permiten monitorizar los consumos por procesos de forma general e integrarlos por líneas o tratamientos. Además, tiene la capacidad de conectarse con sistemas de control, con los que se integra para llevar a cabo actuaciones de regulación y optimización energética.
El objetivo de implantar el sistema es disponer de una herramienta que permita ver, analizar y controlar los consumos energéticos. Información, análisis y control actúan de forma integrada para minimizar el gasto.
Con la información gestionada por el sistema se generan, por un lado, curvas características de los consumos energéticos de los procesos, detectándose dónde y cuándo se producen y su interrelación. Por otro lado, se genera un mapa energético, que ofrece distintas perspectivas, como pueden ser los consumos o generación por equipos, líneas o subprocesos.
Una vez recopiladas las medidas de los equipos, se puede realizar el análisis de los consumos energéticos y establecer condiciones de funcionamiento o generar alarmas asociadas a anomalías.
Partiendo de los conocimientos en monitorización y control, Isotrol ha desarrollado un sistema de gestión energética que cubre los requisitos anteriores e incorpora módulos degestión de la demanda, optimización de consumos, facturación, informes, alarmas y generación de indicadores o KPIs, entre otros.