agua y energia · 0.43 – 1.09 agua y energía en españa agua y energÍa en espaÑa un reto...

Enrique Cabrera

AGUA Y ENERGIAUna panorámica general

Enrique CabreraITA, Universidad Politécnica de Valencia

València, 4 de Noviembre de 2011

Ahorro energético en los municipios

AHORRO ENERGÉTICO EN LOS MUNICIPIOS

Las ciudades son responsables del 80% de los GHG

Rotterdam, emite 29.8 tCO2e, cuando el resto de ciudades en Holanda, en media emite 12.67 tCO e. Toronto, valor inferior,

REFLEXIONES PREVIAS

emite 12.67 tCO2e. Toronto, valor inferior, emite 6.42 tCO2e

Orden de magnitud 1 Kwh ≈ 0.5 kg/GHG

Conviene hacer inventarios, ver en cada campo donde se está (tráfico, iluminación, agua y demás servicios municipales) y obrar en consecuencia (benchmarking).

Actuar a escala local es más eficiente que a nivel local.

AHORRO ENERGÉTICO EN LOS MUNICIPIOS

El caso del agua

REFLEXIONES PREVIA: ¿A dónde vamos?

HECHOS

Lo sucedido en los últimos 60 años,…

(mile

s de

mill

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)

8

10

Año

Pob

laci

ón (m

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1800 1850 1900 1950 2000 20500

2

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Década de los 60 - 70P

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Year

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Décadas turbulentas (tras la segunda guerra mundial)

El reto: agua y energía. Recursos críticos

AGUA Y ENERGÍA EN ESPAÑAUN RETO COMPLEJO Y FASCINANTE

Introducción

El Agua Fuente De Energía

El Agua Fuente De Energía

Evolución histórica


El ciclo sostenible del agua consumidor de energía

HEA en Kwh/m3


El Ciclo Sostenible Del Agua Consumidor De Energía

Electricidad

(GWh)

Gas natural

(millones de termias)

Diesel

(metros cúbicos)

Suministro de agua y depuración

Urbano 7554 19 ?

Agrícola 3188

Usos finales

AGUA Y ENERGÍA EN ESPAÑAUN RETO COMPLEJO Y FASCINANTEEl gasto de energía asociado al agua en California

Usos finales

Agrícola 7372 18 333080

Residencial

27887

4220

? Comercial

Industrial

Tratamiento de agua 2012 27 ?

TOTAL 48012 4284 333080

Consumo total año 2001 250494 13571 ?

Porcentaje de energía en el Estado 19% 32% ?

AGUA:

•El uso sostenible del

ENERGÍA

•El consumo de energía

EMISIONES

• La emisión de GEI

Huella energética del manejo del agua

Huella emisión GEI

El Ciclo Sostenible Del Agua Consumidor De Energía


•El uso sostenible delagua consume energía

•El consumo de energíaconlleva emisión de GEI

• La emisión de GEIaltera el clima

CLIMALa alteración del clima modifica el régimen de lluvias con tendencia (al menos en el Mediterráneo) a su disminución

Agua Y Energía. Un Asunto en la Cresta de la Ola

Annual Average Domestic Crude Oil Prices 1974-Present U.S. Inflation Adjusted 2007

$100

Annual Average Domestic Crude Oil Prices 1974-Present U.S. Inflation Adjusted 2007

$100

VIA TRADICIONAL: LA MEJORA DE LOS PROCESOS


Nominal Oil-Price

December 1979, Peak 97$ in 2007 DollarsIran/Irak war

Gulf warSecondGulf war

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$20

$40

$60

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1974 1978 1982 1986 1990 1994 1998 2002 2006

Time (years)

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Nominal Oil-Price

December 1979, Peak 97$ in 2007 DollarsIran/Irak war

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Time (years)

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INVERSIÓN EN I+D EN PAÍSES IEA (IEA, 2008) PRECIO NOMINAL Y ACTUALIZADO DEL PETRÓLEO

�2005 CEC: California´s Water- Energy Relationship. Final staff report.

�2005 Laboratorios Sandia: Energy-Water Research and Development Roadmap

� 2006 DoE: Energy Demands on Water Resource. Report to Congress on the on the Interdependency of

Water and Energy

�2008 GWRC: Water and Energy. Report of the GWRC Research Strategy Workshop

�2008 EA: Greenhouse gas emissions of water supply and demand management options

Alg

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�2008 EA: Greenhouse gas emissions of water supply and demand management options

�2008 EPA: Summary of EPA Water and Energy Efficiency meeting. Chicago

•2008 EPA: Ensuring a Sustainable Future: An Energy Management Guidebook for Wastewater and Water

Utilities

�2009 COST Workshop: The Energy-Water Nexus: Managing the Links between Energy and Water for a

Sustainable Future

�2009 IWA International Conference in Copenhague: Water & Energy

�2009 UE VII PM (Technologies and systems for urban water cycle services) : Increase understanding of

urban water-energy relationship and develop tools and techniques to implement urban integrated

water and energy resource management

• 2010, Ontario State The water energy-nexus. Linking Water and Energy in Ontario Policy.

Ontario Water Conservation Alliance. Otawa. Mayo 2010.

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Abastecimiento Depuración

Procedencia agua potable

Horquilla consumo

(Kwh/m3)

Tipo planta

Horquilla consumo

(Kwh/m3)

Superficial (corta distancia < 10 Km) 0.0002 – 0.37

Fangos activados

convencionales

0.43 – 1.09

Agua Y Energía en España


Horquillas consumo de energía. Ciclo urbano del agua en la Costa Brava (Sala, 2007)

convencionales

Superficial (larga distancia >10 Km)

0.15 – 1.74

Aireación prolongada

0.49 – 1.01

Subterránea (acuíferos locales)

0.37 – 0.75

Lagunaje convencional

0.05

Subterránea (acuíferos lejanos)

0.60 – 1.32

Desalación (incluso distribución)

4.94 – 5.41


AGUA Y ENERGÍA EN ESPAÑAUN RETO COMPLEJO Y FASCINANTEConsumo de energía en regadíos, agricultura y pesca por autonomías (MAPA, 2002)

Uso Gasto de agua Consumo unitario medio Energía requerida

Urbano (ciclo completo) 6300 hm3/año 3 kwh/m

3 18900 Gwh

Riego (ciclo completo) 23800 hm3/año 0.2 kwh/m

3 4760 Gwh

TOTAL 23660 Gwh

Demanda de energía eléctrica (estimada) ligada al agua en España



� Estimación conservadora. Aún así: � Algo más del 10 % del total de 223000 Gwh en el año 2005 (CNE, 2006)� La estimación agrícola, aunque conservadora, está en línea con la valoración

del MAPA.� Sólo el riego por goteo supone 0.31 Kwh/m3

� La energía perdida en fugas urbanas (supuesto un 20%) es unos 4000 Gwh/año� Sólo en los aljibes se pierden un mínimo de 200 Gwh/año� El potencial ahorro de agua, y por tanto, de energía (embedded energy) es

muy alto. Y a nadie le ha dado por explorarlo.

Demanda de energía eléctrica (estimada) ligada al agua en España

� DOS LÍNEAS DE ACTUACIÓN:� Mejora de procesos y de la eficiencia. Pioneros en desalación. Bombeos (BVV)

• Ventaja: Mejoras tecnológicas (análisis coste/beneficio)• Inconveniente: Vía ya muy explorada


Paso 1: Establecimiento en los procesos

de objetivos energéticos

�Análisis y mejora de la gestión: Huelas energéticas del agua (HEA)• Ventaja: Casi todo está por hacer. Enorme margen de mejora• Inconveniente: Sólo tiene sentido con análisis integrales.

Paso 2:

Auditoría energética del

proceso

Paso 3:

Mejora de los procesos más

ineficientes energéticamente

Paso 4:

Compartir experiencias y

reiniciar el ciclo

Energía Energía Energía Energía

Extracción material

y preparación

Producción del

material

Fabricación de la

tubería

Transporte y

montaje de tuberías

ETAPA DE FABRICACIÓN

EnergíaEnergía Energía

Análisis globales: LA NECESIDAD DE SER EFICIENTES

EIO-LCA (Environmental Input-Output Life-Cycle Assessment)

Energía

EnergíaEnergía

Operación (bombeo, fricción,…)

Reparación/ Rehabilitación

Mantenimiento/ Limpieza

ETAPA DE EXPLOTACIÓN

ETAPA DE SUSTITUCIÓN

Desmontaje (excavación,

transporte,..)

Reutilización material

tuberíaVertido final

Buenas métricas

Journal of WRPM, ASCE, Diciembre 2010

Buenas métricas. Importancia de la eficiencia

TABLE 1. ENERGY BALANCE (ALL CASES PRESENTED)

Energy

Real network

Ideal network (no leaks)

Energy

Short Term

Tpp tt ,<

(kWh/day)

Long Term

Tpp tt ,>

(MWh/year)

Short Term

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(kWh/day)

Long Term

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(MWh/year)

)( pInput tE )( pN tE 386.66 (28.3%) 118.75 (28.7%) 322.52 (27.3%) 82.79 (27.7%)

)( pP tE 977.75 (71.7%) 294.76 (71.3%) 857.95 (72.7%) 215.60 (72.3%)

)( pOutput tE

)( pU tE 453.20 (33.2%) 169.13 (40.9%) 501.71 (42.5%) 179.73 (60.2%)

)( pL tE 232.67 (17.1%) 77.53 (18.8%) - (0%) - (0%)

)( pC tE∆ 128.87 (9.4%) 0.17 (0.0%) 217.28 (18.4%) 0.20 (0.1%)

)( pDissipated tE )( pF tE 549.84 (40.3%) 166.86 (40.4%) 461.12 (39.1%) 118.63 (39.8%)

La énfasis a poner en mejorar la eficiencia de los procesos (disminuir las HEA) depende de cuestiones económicas (análisis coste/beneficio) y en menor medida de decisiones políticas.

A la hora de mejorar la gestión el orden se invierte. Depende en gran medida de decisiones políticas aunque también es sensible a razones económicas

El camino a seguir: Motores y obstáculos


decisiones políticas aunque también es sensible a razones económicas

�RAZONES ECONÓMICAS:� Precio de la energía� Precio del agua� Bonificación por créditos de carbono� Repercusión (o no) de los costes ambientales.

�CUESTIONES POLITICAS:� Coordinación de la administración con una clara asignación del liderazgo (CEC)� Establecer mecanismos de regulación y control, hoy inexistentes � Educación ambiental

ESTE SERÍA UN PRIMER LISTADO DE ACCIONES CONCRETAS

� Auditar bien todos los usos del agua

TRAS PLANTEAR EL PROBLEMA EN EL MARCO DE UNAS CONDICIONES DE CONTORNO QUE PERMITAN ENCONTRAR UNA SOLUCIÓN RAZONABLE,

El camino a seguir: Motores y obstáculos


� Auditar bien todos los usos del agua

� Desarrollar buenas métricas de cálculo de las HEA

� Implantar mecanismos económicos y sistemas tarifarios que propicien la eficiencia

� Incluir en los análisis los costes ambientales y los costes energéticos de los LCA

� Resolver siempre a favor de la solución con mejor relación coste/beneficio.

� Planteamientos globales

� Educar y sensibilizar a la ciudadanía

INFORME DELDoEALCONGRESO

� Coordinar las administraciones

� Plantear análisis globales porque lo que conviene desde una óptica puede que no sea lo mejor desde otra óptica alternativa.

El complejo puzle agua – energía –cambio climático (Hightower, 2005)

CONCLUSIONES


sea lo mejor desde otra óptica alternativa.(caso de los biocombustibles)

� Optimizar las sinergias de las

infraestructuras hídricas y energéticas.

LOS PROBLEMAS ESTÁN ACOPLADOS

PERO LA ADMINISTRACIÓN Y, POR TANTO,

LAS SOLUCIONES ¡No lo están!

� Tenemos que cambiar nuestro modelo de crecimiento porque el actual es insostenible

� Estamos hipotecando a las generaciones venideras

CONCLUSIONES


� ¿Qué hacer?

�La eficiencia es clave. Crecer utilizando menos recursos

� Una nueva sequía. Prevenir es mejor que curar. El suceso de Japón

� Sensibilidad ambiental. Mantener el medio natural tiene un coste

� Diferencia entre político y hombre de estado. Necesitamos hombres de estado.

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