Reducción del consumo de agua para la refrigeración de las plantas de generación térmica

La participación de las partes interesadas es una parte importante del proceso de autorización de las centrales de generación de electricidad, pero es difícil extrapolar las implicaciones para un componente específico de la central. Las torres de enfriamiento, que pueden tener más de 50 m de altura, son posiblemente uno de los componentes más visibles de una planta, y por lo tanto puede haber una oposición local al impacto estético negativo de una torre imponente en un paisaje. Sin embargo, pueden adoptarse medidas de mitigación y compensación, por ejemplo, diseñando y colocando la planta con el fin de minimizar la visibilidad de sus infraestructuras más destacadas desde las zonas habitadas cercanas, o cribándola plantando árboles alrededor de la planta o construyendo colinas artificiales (bermas del suelo) que se mezclen con el paisaje natural y bloqueen la vista de la planta. Las comunidades locales pueden ser compensadas directamente financieramente por la pérdida de bienestar causada por los impactos estéticos sufridos, o pueden emprenderse otras acciones compensatorias, como la construcción de infraestructuras socialmente útiles como parques, escuelas, etc.

Dado que estas opciones reducen las extracciones de agua de una cuenca, se espera que las partes interesadas que dependen de los mismos recursos hídricos que las centrales eléctricas que aplican estas medidas las vean favorablemente. Los cambios resultantes en los derechos de uso del agua deben ser discutidos entre todas las partes interesadas y acordados con ellos y con las autoridades de la cuenca hídrica en consecuencia.

El enfriamiento de la torre de recirculación es aproximadamente un 40% más caro (USDOE, 2009) que el enfriamiento húmedo una vez, y se puede aplicar donde la disponibilidad de agua es limitada o el impacto del arrastre y el impacto y las descargas térmicas deben reducirse.

Ambas opciones de enfriamiento en seco proporcionan una flexibilidad mucho mayor en la ubicación de nuevas centrales eléctricas, ya que se independiza de la disponibilidad de una masa importante de agua. El principal inconveniente de esta opción reside en sus costes económicos. Con ambos tipos de refrigeración en seco, la transferencia de calor es significativamente menos eficiente que con las opciones de refrigeración «húmeda», por lo que requiere instalaciones de refrigeración muy grandes y mecánicamente complejas. Esto resulta en costos más altos. La operación de un sistema de enfriamiento en seco requiere de hecho 1-1.5% de la energía generada por la planta, en comparación con el 0.5 % de un sistema de recirculación y prácticamente cero por una vez. La física de la evaporación aplicada en las torres de refrigeración húmedas permite, de hecho, una transferencia de calor más eficiente que la del vapor o el agua al aire a través de aletas metálicas, y por lo tanto aumenta toda la eficiencia técnica y económica de la planta. Tenga en cuenta que la eficiencia térmica y, por lo tanto, las condiciones económicas de operación varían con las condiciones climáticas de la ubicación de las plantas, y pueden ser considerablemente diferentes en toda Europa.

Esto apunta a una segunda limitación técnica del enfriamiento en seco: en un clima cálido, el aire ambiente con temperaturas superiores a 40 °C reduce sustancialmente el potencial de refrigeración de un sistema de refrigeración en seco, en comparación con un sistema «húmedo», que basa su potencial en temperaturas de bulbo húmedo mucho más bajas.

Una posible salida podría ser un sistema híbrido seco/recirculante. El enfriamiento en seco podría usarse en condiciones de escasez de agua y podría combinarse con un uso limitado de un sistema de torre de enfriamiento de recirculación cuando las temperaturas alcanzan su punto máximo. El sistema de refrigeración de la torre de recirculación también se puede utilizar durante períodos en los que hay abundancia de agua.

Las cifras de costos obviamente varían con las condiciones específicas de cada planta. Sin embargo, en general US DOE (2009) informa que los sistemas de refrigeración de recirculación húmeda son un 40% más caros que los sistemas de paso, mientras que los sistemas de refrigeración seca son de tres a cuatro veces más caros que un sistema de refrigeración húmeda de recirculación. Por el momento, los sistemas de recirculación húmeda son considerados la mejor tecnología disponible para el enfriamiento de plantas térmicas por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), porque minimizan el impacto en los ecosistemas hídricos al tiempo que mantienen el aumento de los costos asequibles.

En el lado positivo, tanto los sistemas de recirculación como los secos prácticamente no tienen ingesta de agua ni impacto en los ecosistemas acuáticos, lo que puede compensar al menos parcialmente los costes adicionales de capital y operación, en particular en condiciones de escasez de agua provocada por el cambio climático.

La elección del sistema de refrigeración es una parte importante del diseño de una central eléctrica. Está sujeto a los procesos de autorización aplicados para otorgar el permiso para construir y operar centrales eléctricas, que varía de un país a otro. Dado que los sistemas de refrigeración en seco son menos eficientes energéticamente que otros sistemas de refrigeración, en este momento ocupan el último lugar en el orden de las mejores tecnologías disponibles de la UE para la refrigeración, y son superados por la recirculación de la refrigeración de la torre. Si bien no se excluye el uso de refrigeración en seco, se limita a lugares con recursos hídricos muy restringidos o con preocupaciones ambientales particulares relacionadas con el uso del agua.

Para las unidades grandes, también se deben considerar las implicaciones de seguridad relacionadas con la eliminación del calor de descomposición después de un apagado de emergencia con pérdida de energía.

Las modificaciones de los acuerdos de uso del agua resultantes de la reducción de las necesidades de agua de las plantas que implementan estas opciones deben acordarse formalmente con las autoridades de las cuencas hidrográficas, sobre la base de consultas con todas las partes interesadas afectadas.

En el caso de las instalaciones nuevas, el tiempo de ejecución es el mismo que el de las instalaciones a las que pertenecen. Para retrofits, varía con las tecnologías. Para sustituir un sistema de transmisión, un estudio sobre la adaptación de las centrales eléctricas costeras californianas (TetraTech, 2008) indica un tiempo de inactividad de la central (para permitir la instalación y conexión del nuevo sistema de refrigeración) de seis semanas como estimación conservadora para las centrales fósiles, mientras que la adaptación del sistema de refrigeración de las centrales nucleares podría requerir hasta doce meses debido a su complejidad técnica.

La vida útil es la misma que la de la central de generación de electricidad a la que pertenece la medida específica. La vida útil de las plantas térmicas varía con la tecnología: las centrales nucleares, aunque su vida útil de diseño suele ser de 40 años, pueden seguir funcionando hasta 70 años (ScientificAmerican, 2009),mientras que las centrales de combustibles fósiles varían entre 25 y 50 años (plantas de gas natural y carbón, respectivamente).