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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
ones
)
8
10
Año
Pob
laci
ón (m
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1800 1850 1900 1950 2000 20500
2
4
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Década de los 60 - 70P
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Year
Pop
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1800 1850 1900 1950 2000 20500
2
4
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
AGUA Y ENERGÍA EN ESPAÑAUN RETO COMPLEJO Y FASCINANTE
El ciclo sostenible del agua consumidor de energía
HEA en Kwh/m3
AGUA Y ENERGÍA EN ESPAÑAUN RETO COMPLEJO Y FASCINANTE
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
AGUA Y ENERGÍA EN ESPAÑAUN RETO COMPLEJO Y FASCINANTE
•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
$100
VIA TRADICIONAL: LA MEJORA DE LOS PROCESOS
AGUA Y ENERGÍA EN ESPAÑAUN RETO COMPLEJO Y FASCINANTE
Nominal Oil-Price
December 1979, Peak 97$ in 2007 DollarsIran/Irak war
Gulf warSecondGulf war
$0
$20
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$80
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1974 1978 1982 1986 1990 1994 1998 2002 2006
Time (years)
Pri
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$)
Nominal Oil-Price
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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
Agua Y Energía. Un Asunto en la Cresta de la Ola
AGUA Y ENERGÍA EN ESPAÑAUN RETO COMPLEJO Y FASCINANTE
�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
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Agua Y Energía. Un Asunto en la Cresta de la Ola
AGUA Y ENERGÍA EN ESPAÑAUN RETO COMPLEJO Y FASCINANTE
�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
AGUA Y ENERGÍA EN ESPAÑAUN RETO COMPLEJO Y FASCINANTE
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 España
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
Agua Y Energía en España
AGUA Y ENERGÍA EN ESPAÑAUN RETO COMPLEJO Y FASCINANTE
� 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
Agua Y Energía en España
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
Tpp tt ,<
(kWh/day)
Long Term
Tpp tt ,>
(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
AGUA Y ENERGÍA EN ESPAÑAUN RETO COMPLEJO Y FASCINANTE
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
AGUA Y ENERGÍA EN ESPAÑAUN RETO COMPLEJO Y FASCINANTE
� 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
AGUA Y ENERGÍA EN ESPAÑAUN RETO COMPLEJO Y FASCINANTE
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
AGUA Y ENERGÍA EN ESPAÑAUN RETO COMPLEJO Y FASCINANTE
� ¿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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