Mes tras mes, año tras año, el mundo continúa experimentando temperaturas récord. En respuesta a esto y exacerbado por una población mundial en crecimiento, se espera que la demanda de aire acondicionado continúe aumentando. Un nuevoEl estudio dirigido por IIASA exploró los pros y los contras del aire acondicionado de agua de mar como una solución alternativa de enfriamiento.
El aire acondicionado convencional AC es la tecnología más común utilizada para la refrigeración y representa una parte considerable de la demanda de energía en las regiones más cálidas. Una alternativa que no se considera con frecuencia es el aire acondicionado de agua de mar SWAC, una alternativa renovablepara enfriamiento que implica bombear agua de mar desde profundidades oceánicas de alrededor de 700 a 1200 metros y temperaturas de 3 ° C a 5 ° C a la costa, donde intercambia calor con un sistema de enfriamiento de distrito y devuelve el agua más caliente al océano.
Según el estudio publicado en la revista Eficiencia energética , solo 1 m³ de agua de mar en una planta SWAC puede proporcionar la misma energía de enfriamiento que la generada por 21 turbinas eólicas o una planta de energía solar del tamaño de 68 campos de fútbol. Los investigadores desarrollaron un modelo y una metodología computacionales para estimar el costo deenfriamiento con SWAC en todo el mundo, y también evaluó la posibilidad de utilizar este sistema como una alternativa para el almacenamiento de energía a partir de fuentes de energía renovables variables como la eólica y la solar.
Los resultados muestran que mientras que los sistemas de aire acondicionado convencionales requieren un bajo costo de inversión inicial pero los costos de energía para operarlos son altos, para los sistemas SWAC ocurre lo contrario: si bien tiene un costo de inversión inicial más alto, los costos de energía para operarel sistema está bajo.
El principal potencial de SWAC se encuentra en islas pequeñas en regiones tropicales, donde la distancia de la costa al océano profundo es pequeña, los costos de energía son altos y las temperaturas medias cálidas son comunes durante todo el año. Por ejemplo, en Puerto Plata, dondeel costo de la electricidad es de $ 0.16 / KWhe, el costo del enfriamiento de CA convencional es de alrededor de $ 0.08 / KWht. La solución SWAC costaría $ 0.042 / KWht, que es un 48% menos que las tecnologías convencionales. En Nauru, asumiendo el mismo costo de electricidad, el SWACLa solución sería de $ 0.0185 / KWht, que es un 77% menor en comparación con las tecnologías convencionales
Si bien la refrigeración de distrito suele ser menos viable que los sistemas de calefacción de distrito, el bajo costo de refrigeración con procesos SWAC hace que la refrigeración de distrito en distancias cortas sea una alternativa viable. Los posibles clientes con altas demandas de refrigeración para conectarse a sistemas de refrigeración de distrito SWAC incluyen aeropuertos, centros de datos, hoteles y complejos turísticos, instalaciones gubernamentales y militares, universidades y edificios comerciales.
Los hallazgos indican además que el exceso de generación de electricidad a partir de fuentes de energía renovables variables, como la energía eólica y solar, se puede compensar con las variaciones en el flujo de agua de mar en la tubería de las plantas SWAC. Esta agua fría luego se almacenaría en almacenamiento de energía térmicatanques para satisfacer la demanda de enfriamiento en cualquier momento. Durante los meses o temporadas donde la demanda de enfriamiento es baja, el agua de mar fría se puede utilizar para aumentar la eficiencia de un enfriador para congelar el agua de mar o dulce en los tanques de almacenamiento. Durante los meses en que la demanda de enfriamiento es bajaalto, tanto el sistema SWAC como la energía almacenada como hielo en los tanques pueden satisfacer la demanda de refrigeración.
Además de lo anterior, el documento también sugiere una modificación al diseño normal que puede aumentar la eficiencia de los proyectos SWAC con tuberías largas, al tiempo que permite la expansión para satisfacer la creciente demanda de enfriamiento. La propuesta implica aumentar la profundidad de excavación del agua de marestación de bombeo, que permite un aumento en la velocidad y el caudal de la tubería de entrada de agua de mar.
"Llamamos a este enfoque" Aire acondicionado de agua de mar de alta velocidad ". Esta configuración de diseño permite que dichos proyectos se construyan con una carga de enfriamiento inicial y expandan la carga de enfriamiento de manera modular a través de costos de capital adicionales más pequeños", explica el autor principal del estudio, Julian Hunt.quien hizo esta investigación durante su posdoctorado en IIASA.
Otras ventajas de SWAC incluyen su confiabilidad como fuente renovable no intermitente de enfriamiento, la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero de los procesos de enfriamiento y la reducción del consumo de agua en los sistemas de enfriamiento. Además, podría servir como una alternativa económica para grandes-enfriamiento a gran escala en países tropicales donde podría reducir los costos de almacenamiento de alimentos y granos, lo que ayudaría a reducir la vulnerabilidad de los países en desarrollo al cambio climático. Dado el interés reciente en la producción de hidrógeno y las economías basadas en el hidrógeno, el SWAC podría incluso combinarse conplantas de licuefacción de hidrógeno donde podría ayudar a reducir el consumo de energía en el proceso para licuar el hidrógeno hasta en un 10%.
Sin embargo, los investigadores advierten que, a pesar de su potencial y muchas ventajas, esta tecnología también presenta desafíos. El retorno del agua de mar debe, por ejemplo, manejarse con extremo cuidado para minimizar su impacto en la vida silvestre costera; la modernización de la infraestructura y los edificios de refrigeración del distrito podríaincurren en altos costos de capital; y existe el riesgo de choque térmico y una mayor carga de nutrientes en la salida de agua de mar profunda.
"Si bien tiene sus desafíos, el aire acondicionado de agua de mar es una tecnología innovadora y sostenible que tiene un gran potencial para expandirse a un sistema de referencia para el enfriamiento en ubicaciones tropicales cercanas a las profundidades marinas y ayudará a satisfacer nuestras necesidades de enfriamiento en un calentamientomundo ", concluye Hunt.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Internacional de Análisis de Sistemas Aplicados . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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