Una investigación dirigida por Stanford revela cómo los sistemas de agua, desde plantas desalinizadoras hasta instalaciones de tratamiento de aguas residuales, podrían ayudar a que la energía renovable sea más asequible y confiable.Elestudiar,publicado el 27 de septiembre ennaturaleza agua, presenta un marco para medir cómo los sistemas de agua pueden ajustar su uso de energía para ayudar a equilibrar la oferta y la demanda de la red eléctrica.

"Si queremos alcanzar el cero neto, necesitamos soluciones energéticas del lado de la demanda, y los sistemas de agua representan un recurso en gran medida sin explotar", dijo el autor principal del estudio, Akshay Rao, Ph.D. en ingeniería ambiental.estudiante de la Escuela de Ingeniería de Stanford.

"Nuestro método ayuda a los operadores de agua y administradores de energía a tomar mejores decisiones sobre cómo coordinar estos sistemas de infraestructura para cumplir simultáneamente nuestros objetivos de descarbonización y confiabilidad del agua".

A medida que las redes dependen más deenergía renovableGracias a fuentes como la eólica y la solar, equilibrar la oferta y la demanda de energía se vuelve más difícil.Normalmente, las tecnologías de almacenamiento de energía, como las baterías, ayudan con esto, pero las baterías son caras.Una alternativa es promover la flexibilidad del lado de la demanda por parte de los consumidores de grandes cargas, como los proveedores de transporte y tratamiento de agua.

Los sistemas de agua, que utilizan hasta el 5% de la electricidad del país, podrían ofrecer beneficios similares a las baterías al ajustar sus operaciones para alinearse con las necesidades energéticas en tiempo real, según Rao y sus coautores.

Un marco para la flexibilidad

Para ayudar a aprovechar este potencial, los investigadores desarrollaron un marco que evalúa el valor de la flexibilidad energética en los sistemas de agua desde la perspectiva de los operadores de redes eléctricas y de sistemas de agua.

El marco compara estos valores con otras soluciones de almacenamiento de energía a escala de red, comobaterías de iones de litioque almacenan electricidad durante los períodos de baja demanda de energía y la liberan durante los períodos de máxima demanda.El marco también tiene en cuenta una variedad de factores, como los riesgos de confiabilidad, los riesgos de cumplimiento y los costos de actualización de capital asociados con la entrega de flexibilidad energética utilizando sistemas de infraestructura críticos.

Los investigadores probaron su método en una planta desalinizadora de agua de mar, un sistema de distribución de agua y unplanta de tratamiento de aguas residuales.También exploraron el efecto de diferentes estructuras tarifarias y tarifas de electricidad de las empresas de servicios públicos en California, Texas, Florida y Nueva York.

Descubrieron que estos sistemas podrían cambiar hasta el 30% de su uso de energía durante las horas pico de demanda, lo que generaría importantes ahorros de costos y aliviaría la presión sobre la red.Las plantas desalinizadoras mostraron el mayor potencial para este tipo de flexibilidad energética al ajustar la cantidad de agua que recuperan o cerrar operaciones específicas cuando los precios de la electricidad son altos.

Según los investigadores, el marco podría ayudar a los operadores de redes eléctricas a evaluar los recursos de flexibilidad energética en una variedad de sistemas de agua, compararlos con otras opciones de flexibilidad y almacenamiento de energía, y modificar o fijar el precio de la energía.El enfoque también podría ayudar a los operadores de servicios de agua a tomar decisiones financieras más informadas sobre cómo diseñan y operan sus plantas en una era de redes eléctricas que cambian rápidamente.

El estudio también destaca la importancia que tiene el precio de la energía para aprovechar al máximo esteflexibilidad.Los sistemas de agua que pagan diferentes tarifas por la energía en diferentes momentos del día podrían obtener los mayores beneficios.Las instalaciones podrían incluso ganar dinero extra reduciendo el uso de energía cuando la red está sobrecargada, como parte de los programas de ahorro de energía ofrecidos por las empresas de servicios públicos.

"Nuestro estudio ofrece a los gestores de agua y energía una herramienta para tomar decisiones más inteligentes", afirmó Rao."Con las inversiones y políticas adecuadas,sistemas de agua"Puede desempeñar un papel clave para hacer que la transición a la energía renovable sea más fluida y asequible".

Meagan Mauter, profesora asociada de la Dirección de Ciencia de Fotones del Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC, es la autora principal de este artículo.También es miembro principal del Instituto Stanford Woods para el Medio Ambiente y del Instituto Precourt de Energía, y profesora asociada, por cortesía, de ingeniería química.