Energía fotovoltaica combinada con la hidráulica
El bombeo solar reversible hidráulico combina la energía fotovoltaica con la generación de electricidad aprovechando la caída del agua y su fuerza para que mueva una turbina hidroeléctrica. Con este innovador sistema se duplica la generación de electricidad, siendo aún más rentable y eficiente al no tener que hacer grandes obras en infraestructuras.
Tan solo se ha de tener un reservorio de agua en un punto elevado y una turbina en su parte más baja donde el agua llega una vez ha sido extraida, gracias a los módulos solares.
Los problemas de depender de la energía solar fotovoltaica es que no siempre está disponible, pues la climatología a veces impide los rayos solares. Para solucionar este problema se acude a un sistema de almacenamiento de energía con la ayuda del bombeo solar reversible para usar en simbiosis con la generación eléctrica hidráulica.
Este sistema podríamos llamarlo un motor autoalimentado, pues estaríamos hablando que con un almacenamiento de energia no muy grande en baterías, podríamos hacer accionar la apertura de una válvula para la salida del agua que alcanzaría una gran presión por gravedad hasta llegar a la turbina hidroeléctrica.
La ventaja de estos sistemas es que al margen de utilizarse para el uso de agua dulce en el interior, también se pueden implementar para la creación de plantas desalinizadoras en la costa, aprovechando la altura de un acantilado se pueden hacer los cálculos de presión manométrica o gravitaroria para determinar el número de módulos solares que harían falta para la extracción del agua de mar y llevarlo hasta la zona más elevada.
Una vez allí se acumularía en grandes tanques de agua para su posterior desalinización e iniciar el proceso de osmósis inversa para la obtención de agua dulce.
La clave para realizar la osmósis inversas es la membrana, ya que requiere una diferencia de presión entre sus dos lados (el de alimentación y el de permeado) para funcionar correctamente. Este sismtema debe tener en cuenta la presión necesaria por su membrana al calcular el tamaño de un sistema de ósmosis inversa.
Esto significa que, si tiene una ósmosis inversa con un requisito de presión de 90 psi y una presión de suministro de agua de alimentación de 50 psi, esto significa que necesitaría 40 psi adicionales de una bomba para alcanzar los 90 psi que necesita su membrana.
El diafragma es el corazón de su sistema de filtrado de agua y, como tal, es fundamental comprender su funcionamiento. Separa el agua de alimentación del permeado y sirve como una válvula que permite que sólo uno fluya a la vez. Los principales factores que afectan al rendimiento de este componente son:
La caída de presión a través del diafragma depende de su grosor, tipo de material y longitud (ver imagen). Mientras su membrana de ósmosis inversa tenga una caída de presión (diferencia de presión) suficiente entre sus dos lados (alimentación y permeado) funcionará correctamente.
Una membrana más fina requiere menos fuerza, pero también tiene una menor durabilidad en términos de ciclos repetidos de apertura/cierre o grandes cantidades de presión aplicada en el tiempo. Un diafragma más grueso dura más tiempo bajo alta presión constante, pero necesita más energía para abrirse/cerrarse en cada ciclo porque necesita más fuerza contra ellos al cerrarse o abrirse respectivamente.
Para ello el dimensionamiento de una planta solar fotovoltaica para el bombeo solar será la clave, pues en los cálculos la presión del agua por caída libre podrá mover una turbina a cierta velocidad, pero probablemente no generará toda la energía requerida como consecuencia del uso de una membrana para desalinizar el agua de mar. Para ello se tomará como solución el uso de la instalación fotovoltaica por medio de una derivación del bombeo solar hacia un motor eléctrico que impulse con mayor fuerza el agua.