Antecedentes

En el Plan de Acción de Ahorro y Eficiencia Energética 2011-20 se dice que: «El caudal de las necesidades de abastecimiento de agua para uso humano y la posterior depuración de sus aguas residuales se estima en una horquilla entre los 160 y los 180 litros por persona y día».

El sector del tratamiento de aguas residuales urbanas e industriales ha incrementado el consumo de energía. Esta circunstancia es debida al crecimiento poblacional y a las nuevas normativas sobre la calidad y la depuración de nuestras aguas residuales.

El número de Estaciones Depuradoras de Aguas residuales (EDAR) aumentó considerablemente para dar cumplimiento a la Directiva Europea 91/271/CEE y el derivado Plan Nacional de Saneamiento y Depuración. 

Según los datos del Ministerio de Industria, en 2010 estaban en servicio en España 2.950 EDAR para el tratamiento de las aguas urbanas, esto supone un incremento de 600 EDAR sobre ls mismos datos del año 2004. La conclusión de dicho informe es que al menos el 95% de la población española está conectada a algún sistema de depuración de aguas residuales.

En España, en el año 2017, se estimaba un caudal de agua de abastecimiento urbano de 3.730 hm3 anuales y un volumen de agua residual tratada de 4.450 hm3, justificándose esta diferencia en que, aunque no toda el agua abastecida finaliza en un desagüe canalizado, la depuradora recibe también aguas de lluvia y de otros posibles efluentes.

Entonces según datos propios del IDAE, se estimaba un consumo de electricidad en bombeo de 447 GWh/año en captación, abastecimiento y distribución de agua urbana. En depuración el consumo específico medio de las EDAR es de 0,5 kWh/m3 lo que representa para el conjunto de las instalaciones un consumo de electricidad de 2.225 GWh/año.

El consumo de la energía en las depuradoras de aguas residuales depende de la tecnología empleada, del tamaño de la población atendida y de la calidad del efluente exigida.

Como medidas de ahorro, las instalaciones de depuración de aguas de uso urbano (EDAR) están implementando una mejora de su eficiencia por innovación tecnológica y por agrupación de caudales hacia instalaciones mancomunadas de mayor tamaño.

Las grandes depuradoras cuentan con mayores inversiones y están diseñadas para optimizar el dimensionamiento y el control para alcanzar consumos energéticos cercanos a los 20-30 kWh/habitantes-año.

Mientras que las depuradoras de tamaño pequeño tienen consumos eléctricos mayores  del orden de 50 kWh/habitantes-año. La causa es que disponen de menos nivel de regulación y carecen de sistemas automáticos de optimización energética. Suelen carecer de sistemas de control de la aireación y su diseño está basado en la variación poblacional estacional, lo que implica un cierto sobredimensionamiento de equipos electromecánicos,

El estudio analizó la relación entre el agua y la energía en nuestro país y el papel que la tecnología pueden aportar para reducir la energía consumida en el tratamiento de aguas.

El potencial de ahorro con eficiencia energética en EDARs

En el informe sobre el Consumo energético en el Sector del Agua que realizó el IDEA en 2010, se incluye esta gráfica con la potencia por unidad de tratamiento, expresado en watios por habitante equivalente.

En este documento, también muestra un estudio del potencial de ahorro en depuración de agua residual urbana. Como una primera estimación del potencial de ahorro, se redefinen los consumos energéticos, asumiendo una mejor gestión de la aireación (mediante temporizadores y el empleo de sistemas de agitación específicos) y mediante modificaciones conceptuales en el pretratamiento.

Los resultados muestran en la gráfica, donde se marca en rojo la diferencia entre el consumo actual (valor superior de la barra roja) y el consumo tras implantar las mencionadas medidas de ahorro (valor inferior de la barra roja). La figura indica que el mayor potencial de ahorro (máxima amplitud de la barra roja) se encontrará en las pequeñas plantas. El ahorro global del conjunto de depuradoras españolas es de un 17, 5%.

Conclusiones de la eficiencia energética en EDARs en España

Trás todo lo anteriormente expuesto, nos lleva a plantearnos varias reflexiones y comentarios, como los siguientes:

La potencia necesaria para la depuración de las aguas residuales urbanas en España es de 305 MW, lo que equivale a 5,6 W/h.e o a un consumo de 49 kWh/(h.e.año) .

Se estima el potencial de ahorro global en un 17,5%. El mayor impacto se podrá lograr en las pequeñas plantas mediante la implantación de temporizadores y modificaciones conceptuales en el pretratamiento.

El censo de depuradoras del Ministerio de Medio Ambiente de España no recoge datos suficientes para una evaluación cuantitativa del consumo energético.

Apenas se toma en consideración el consumo energético en el diseño de las EDAR a excepción de las grandes depuradoras.

Las depuradoras de tamaño medio y pequeño carecen de sistemas de optimización de la aireación. Habitualmente, la aireación se sobredimensiona para obtener una doble función de aireación y mezcla.

Las depuradoras pequeñas (<5.000 habitantes equivalentes) emplean equipos de pretratamiento dimensionados con criterios de robustez y no se valora suficientemente el consumo eléctrico. La potencia de bombas y motores está bien justificada por la necesidad de evitar atascos y obstrucciones en las conducciones del agua a tratar.

Las depuradoras de tamaño grande están implementando nuevas tecnologías para reducir el consumo eléctrico en diversas partes del proceso. Su dimensionamiento está determinado por parámetros mecánicos e hidráulicos acordes con la capacidad de la planta, y les permite introducir instrumentación y automatismos que mejoran el procesos y los parámetros de eficiencia energética.

Uno de los puntos donde se están implementando medidas de eficiencia energética es en los equipos y el control de la aireación.

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