ES2911242B2 - SYSTEM FOR THE CONTROL OF WATER AND ENERGY RESOURCES IN DESALINATION PLANTS - Google Patents

SYSTEM FOR THE CONTROL OF WATER AND ENERGY RESOURCES IN DESALINATION PLANTS Download PDF

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ES2911242B2 ES202031150A ES202031150A ES2911242B2 ES 2911242 B2 ES2911242 B2 ES 2911242B2 ES 202031150 A ES202031150 A ES 202031150A ES 202031150 A ES202031150 A ES 202031150A ES 2911242 B2 ES2911242 B2 ES 2911242B2
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Description

DESCRIPCI NDESCRIPTION

SISTEMA PARA EL CONTROL DEL RECURSO HÍDRICO Y ENERGÉTICO EN PLANTAS SYSTEM FOR THE CONTROL OF WATER AND ENERGY RESOURCES IN PLANTS

DESALADORASDESALINATION PLANTS

Campo de la invenciónfield of invention

La presente invención se engloba dentro del campo de los sistemas de gestión y control de la generación y consumo de energía de las plantas desaladoras que tienen instaladas un sistema de almacenamiento energético en forma de bombeo hidráulico combinado con un sistema de generación de electricidad a partir de fuentes renovables.The present invention falls within the field of management and control systems for the generation and consumption of energy in desalination plants that have an energy storage system installed in the form of hydraulic pumping combined with a system for generating electricity from renewable sources.

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

Los sistemas de almacenamiento de energía, entre los cuales se encuentra el almacenamiento de energía por bombeo hidráulico (PHS=, son necesarios para la correcta integración de las tecnologías de generación eléctrica a partir de fuentes de energía renovables.Energy storage systems, including pumped hydraulic energy storage (PHS=), are necessary for the correct integration of electricity generation technologies from renewable energy sources.

En diferentes documentos de patente (tales como CN108258705, CN107591846, CN104727381, CN108374747, WO2014020199) se divulga el uso de sistemas de almacenamiento de energía por bombeo hidráulico y el método de control de los mismos, para lo cual se puede emplear energía suministrada por fuentes de energía renovables (e.g. CN103490437, CN105971836, DE202006013370). Estos sistemas se pueden aplicar en plantas desaladoras (e.g. CN106365230, AU2018251592).In different patent documents (such as CN108258705, CN107591846, CN104727381, CN108374747, WO2014020199) the use of hydraulic pumped energy storage systems and their control method are disclosed, for which energy supplied by sources can be used. of renewable energy (e.g. CN103490437, CN105971836, DE202006013370). These systems can be applied in desalination plants (e.g. CN106365230, AU2018251592).

Sin embargo, en las plantas desaladoras que disponen de un sistema de almacenamiento de energía por bombeo hidráulico combinado con un sistema de generación de electricidad a partir de fuentes renovables los sistemas de control actuales únicamente se centran en el control energético de la instalación, monitorizando la energía consumida y generada para decidir en base a ella (e.g. bombear, turbinar). No se conoce sin embargo ningún sistema de control que incorpore la gestión combinada del recurso energético y del recurso hídrico procedente de la planta desaladora.However, in desalination plants that have an energy storage system by hydraulic pumping combined with an electricity generation system from renewable sources, the current control systems only focus on the energy control of the installation, monitoring the energy consumed and generated to decide based on it (e.g. pump, turbine). However, no control system is known that incorporates the combined management of the energy resource and the water resource from the desalination plant.

La presente invención proporciona una solución a este problema, considerando el recurso hídrico procedente de desaladoras como una variable adicional a considerar en el control integral del sistema, y considerando la utilización de dicho recurso hídrico, el cual puede ser utilizado por ejemplo para regar a diferentes niveles, producir energía en turbina, etc.The present invention provides a solution to this problem, considering the water resource from desalination plants as an additional variable to consider in the comprehensive control of the system, and considering the use of said water resource, which can be used for example to irrigate at different levels, produce turbine energy, etc.

Descripción de la invenciónDescription of the invention

La invención se refiere a un sistema para el control del recurso hídrico y energético en plantas desaladoras. De manera ventajosa, la presente invención incorpora la gestión combinada del recurso hídrico y del recurso energético procedente de desaladoras, introduciendo en el proceso decisorio la salida de recurso hidráulico en distintos niveles de altura para diferentes aplicaciones (por ejemplo, para el suministro a huertas, recurso hidráulico, lucha contra incendios, etc.).The invention refers to a system for the control of water and energy resources in desalination plants. Advantageously, the present invention incorporates the combined management of water resources and energy resources from desalination plants, introducing in the decision-making process the output of hydraulic resources at different height levels for different applications (for example, for supplying orchards, hydraulic resource, firefighting, etc.).

El sistema permite controlar la generación y consumo tanto de energía como del recurso hídrico de plantas desaladoras que tengan instaladas sistemas de almacenamiento energético por bombeo hidráulico combinados con sistemas de generación de electricidad a partir de fuentes renovables. Estas instalaciones deben tener un flujo compensado de entrada y salida, tanto de flujo de recurso energético como de recurso hídrico, incluso a distintos niveles de energía (altura) -con objeto de riego-.The system makes it possible to control the generation and consumption of both energy and water resources at desalination plants that have installed hydraulic pumped energy storage systems combined with electricity generation systems from renewable sources. These installations must have a balanced input and output flow, both for the flow of energy resources and water resources, even at different energy levels (height) -for irrigation purposes-.

Para ello el sistema realiza un proceso decisorio con objeto de conseguir una optimización de los recursos hídrico y energético, en función de unos parámetros dados, como el precio del recurso agua, de la electricidad, necesidades de agua de los cultivos, etc.For this, the system carries out a decision-making process in order to achieve an optimization of water and energy resources, based on given parameters, such as the price of water resources, electricity, water needs of crops, etc.

La presente invención resulta en un sistema global para la gestión del recurso hídrico proveniente de plantas desaladoras con el objetivo de almacenar energía y gestionar el recurso hídrico de una forma eficiente y económica para maximizar el uso de estas instalaciones. La energía es transformada en electricidad bajo unas premisas y condicionantes controlados por el sistema. Igualmente, el sistema controla en el mismo proceso el flujo de recurso hídrico que puede ser utilizado bien para proveer de recurso hídrico a cultivos situados a diferentes alturas, para formar parte del dominio público hidráulico, si se llega a un acuerdo de intercambio, o para un sistema de extinción rápida de incendios.The present invention results in a global system for managing water resources from desalination plants with the aim of storing energy and managing water resources efficiently and economically to maximize the use of these facilities. The energy is transformed into electricity under premises and conditions controlled by the system. Likewise, the system controls in the same process the flow of water resources that can be used either to provide water resources to crops located at different heights, to form part of the public water domain, if an exchange agreement is reached, or to a rapid fire extinguishing system.

Para su funcionamiento, el sistema utiliza una unidad de control, depósitos de almacenamiento de agua desalada dimensionados específicamente para la aplicación concreta, instrumentación de medida y regulación asociada, bombas y válvulas necesarias para la gestión del flujo hídrico, y al menos una turbina hidráulica. For its operation, the system uses a control unit, desalinated water storage tanks specifically sized for the specific application, associated measurement and regulation instrumentation, pumps and valves necessary for managing the water flow, and at least one hydraulic turbine.

El sistema realiza el análisis de los flujos reales de información, tanto de la propia planta como del mercado, así como la gestión de la maquinaria (bombas, válvulas, turbina(s), etc.) que permite la operación de la planta. La unidad de control realiza el control en la planta desaladora de forma automatizada de acuerdo a un proceso decisorio que tiene en cuenta múltiples factores que pretenden tener una doble concepción del recurso: como recurso energético y como recurso hídrico.The system performs the analysis of the real flows of information, both from the plant itself and from the market, as well as the management of the machinery (pumps, valves, turbine(s), etc.) that allows the operation of the plant. The control unit controls the desalination plant in an automated manner according to a decision-making process that takes into account multiple factors that seek to have a double conception of the resource: as an energy resource and as a water resource.

A nivel energético, el sistema puede decidir si es más rentable producir energía eléctrica y venderla en tiempo real, utilizarla para elaborar los productos energéticos (por ejemplo, agua desalada cuando no haya recurso renovable y no interese comprar de la red), o almacenarla para su posterior despacho. El sistema también optimiza los flujos de agua con el objetivo de suministrar el agua necesaria a un sistema externo, empleada por ejemplo para los riegos en las microrredes rurales.At the energy level, the system can decide if it is more profitable to produce electricity and sell it in real time, use it to produce energy products (for example, desalinated water when there is no renewable resource and there is no interest in buying from the network), or store it for its subsequent dispatch. The system also optimizes water flows in order to supply the necessary water to an external system, used for example for irrigation in rural microgrids.

Como beneficio adicional, la disposición en altura de recurso hídrico puede usarse para extinción rápida de incendios incipientes en zonas escarpadas, al ser estas zonas unas de las mejores candidatas para emplazar las tuberías de subida/bajada, lo que implica acceso al recurso hídrico en zonas de difícil acceso para los equipos de extinción de incendios.As an additional benefit, the high-rise arrangement of water resources can be used to rapidly extinguish incipient fires in steep areas, as these areas are one of the best candidates to locate the rise/fall pipes, which implies access to water resources in areas Difficult access for firefighting equipment.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.Next, a very brief description is given of a series of drawings that help to better understand the invention and that are expressly related to an embodiment of said invention that is presented as a non-limiting example of it.

La Figura 1 ilustra, de acuerdo a una posible realización, los elementos del sistema 1 de control del recurso hídrico y energético en plantas desaladoras.Figure 1 illustrates, according to a possible embodiment, the elements of the water and energy resource control system 1 in desalination plants.

La Figura 2 representa, de acuerdo a una posible realización, un esquema decisorio ejecutado por el sistema para el control eficiente del recurso hídrico y energético en plantas desaladoras.Figure 2 represents, according to a possible embodiment, a decision-making scheme executed by the system for the efficient control of water and energy resources in desalination plants.

Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention

La presente invención se refiera a un sistema para controlar el recurso hídrico y energético en plantas desaladoras. La Figura 1 representa los elementos que constituyen el sistema 1 de acuerdo a una posible realización. The present invention relates to a system for controlling water and energy resources in desalination plants. Figure 1 represents the elements that make up system 1 according to a possible embodiment.

El sistema 1 comprende los siguientes elementos:System 1 comprises the following elements:

- Un tanque de almacenamiento 3 de agua desalada, obtenida en una planta desaladora 2.- A storage tank 3 of desalinated water, obtained in a desalination plant 2.

- Un sistema de almacenamiento de energía por bombeo hidráulico, que a su vez comprende:- An energy storage system by hydraulic pumping, which in turn includes:

o Un primer depósito 7 de almacenamiento de agua desalada ubicado a una determinada altura H1. o A first desalinated water storage tank 7 located at a certain height H 1 .

o Un segundo depósito 10 de almacenamiento de agua desalada, ubicado a una altura H2 inferior a la altura H1 a la que se encuentra situado el primer depósito 7. o A second desalinated water storage tank 10, located at a height H 2 lower than the height H 1 at which the first tank 7 is located.

o Una primera bomba 6, ubicada a una altura H0 inferior a las alturas (H1, H2) de los depósitos (7, 10), y configurada para bombear agua desalada proveniente del tanque de almacenamiento 3 hacia el primer depósito 7. o A first pump 6, located at a height H 0 lower than the heights (H 1 , H 2 ) of the tanks (7, 10), and configured to pump desalinated water from storage tank 3 to the first tank 7.

o Una turbina hidráulica 9 ubicada entre el primer depósito 7 y el segundo depósito 10. o A hydraulic turbine 9 located between the first tank 7 and the second tank 10.

- Una primera válvula 5, ubicada a la salida del tanque de almacenamiento 3 y configurada para:- A first valve 5, located at the outlet of the storage tank 3 and configured for:

o En un estado de cierre, almacenar agua desalada en el tanque de almacenamiento 3. o In a shutdown state, store desalinated water in storage tank 3.

o En un primer estado de apertura, dirigir un caudal (FTSE) de agua desalada desde el tanque de almacenamiento 3 hacia la primera bomba 6. o In a first open state, direct a flow ( FTSE) of desalinated water from the storage tank 3 to the first pump 6.

o En un segundo estado de apertura, dirigir un caudal (FTW1) de agua desalada desde el tanque de almacenamiento 3 hacia un sistema externo 13. o In a second opening state, direct a flow ( FTW1) of desalinated water from storage tank 3 to an external system 13.

- Una segunda válvula 8, ubicada a la salida del primer depósito 7 y configurada para:- A second valve 8, located at the outlet of the first tank 7 and configured for:

o En un estado de cierre, almacenar agua desalada en el primer depósito 7. o In a closed state, store desalinated water in the first tank 7.

o En un primer estado de apertura, dirigir un caudal (FTCE) de agua desalada desde el primer depósito 7 hacia la turbina hidráulica 9; y o In a first open state, direct a flow ( FTCE) of desalinated water from the first tank 7 towards the hydraulic turbine 9; Y

o En un segundo estado de apertura, dirigir un caudal (FTW2) de agua desalada desde el primer depósito 7 hacia el sistema externo 13. o In a second open state, direct a flow ( FTW2) of desalinated water from the first tank 7 to the external system 13.

- Una segunda bomba 11 configurada para bombear agua desalada desde el segundo depósito 10 hacia el sistema externo 13.- A second pump 11 configured to pump desalinated water from the second tank 10 to the external system 13.

- Una tercera bomba 12 configurada para bombear agua desalada desde el tanque de almacenamiento 3 hacia el sistema externo 13. - A third pump 12 configured to pump desalinated water from the storage tank 3 to the external system 13.

- Un sistema de generación de electricidad 14 a partir de fuentes renovables.- An electricity generation system 14 from renewable sources.

- Un sistema de alimentación 19 configurado para proporcionar alimentación a las bombas (6, 11, 12), las válvulas (5, 8) y la turbina hidráulica 9 utilizando suministro eléctrico (Egen1 , ET1) proveniente del sistema de generación de electricidad 14 y la turbina hidráulica 9 complementado, en caso necesario, con suministro eléctrico (Ered) proveniente de la red eléctrica 20.- A power supply system 19 configured to provide power to the pumps (6, 11, 12), the valves (5, 8) and the hydraulic turbine 9 using electrical supply (E gen1 , E T1 ) coming from the electricity generation system 14 and the hydraulic turbine 9 supplemented, if necessary, with electrical supply (E network ) from the electrical network 20.

- Un sistema de conexión a red 18 para el suministro eléctrico (Egen2 , Et2) desde el sistema de generación de electricidad 14 y la turbina hidráulica 9 hacia la red eléctrica 20, contando con los elementos necesarios para ello (inversor, cuadro eléctrico, contadores de energía, etc.).- A grid connection system 18 for the electrical supply (E gen2 , E t2 ) from the electricity generation system 14 and the hydraulic turbine 9 to the electrical grid 20, with the necessary elements for this (inverter, electrical panel , energy meters, etc.).

- Una unidad de control 15 configurada para controlar, a través de unas señales de control (SC1,..., SCn), el flujo de agua y de energía en el sistema mediante la activación de las bombas (6, 11, 12), las válvulas (5, 8) y la turbina hidráulica 9, en función de una serie de parámetros entre los cuales se incluyen: las necesidades de agua (N) del sistema externo 13, la potencia (Pgen) generada por el sistema de generación de electricidad 14, la potencia (Pt) generada por la turbina hidráulica 9 cuando está en funcionamiento, los precios de compra (PCe) y de venta (PVe) de la energía eléctrica obtenidos mediante el acceso a una base de datos de precios de energía 16, el precio de venta (PVh) del recurso hídrico obtenido mediante el acceso a una base de datos de precios de agua 17, y el consumo eléctrico (A1, ... , An) del sistema de alimentación 19, o una combinación de los anteriores.- A control unit 15 configured to control, through control signals (SC 1 ,..., SC n ), the flow of water and energy in the system by activating the pumps (6, 11, 12), the valves (5, 8) and the hydraulic turbine 9, depending on a series of parameters, among which are included: the water needs (N) of the external system 13, the power ( P gen ) generated by the electricity generation system 14, the power ( P t ) generated by the hydraulic turbine 9 when it is in operation, the purchase ( PC e ) and sale prices ( PV e ) of electrical energy obtained through access to a database energy price data 16, the sale price ( PV h ) of the water resource obtained by accessing a water price database 17, and the electricity consumption (A 1 , ... , A n ) of the feeding system 19, or a combination of the above.

La energía generada por la turbina 9 puede ser utilizada para venderla en el mercado de energía (ET2) o para suministrar energía a los equipos del sistema (ET1), ya sean bombas de elevación, equipos de la planta desaladora 2, bombas de riego, equipos auxiliares, etc.The energy generated by the turbine 9 can be used to sell it on the energy market (ET 2 ) or to supply energy to the system equipment (ET 1 ), whether they are lift pumps, desalination plant 2 equipment, irrigation, auxiliary equipment, etc.

En una realización, la unidad de control 15 está configurada para, ante la detección de una determinada necesidad de agua (N) inmediata por parte del sistema externo 13, activar la primera válvula 5 y la tercera bomba 12 para dirigir el flujo de agua desalada desde el tanque de almacenamiento 3 hacia el sistema externo 13.In one embodiment, the control unit 15 is configured to activate the first valve 5 and the third pump 12 to direct the flow of desalinated water upon detection of a certain immediate need for water (N) by the external system 13. from storage tank 3 to external system 13.

La unidad de control 15 puede estar configurada para medir la potencia (Pgen) generada por el sistema de generación de electricidad 14 y, en función de la medida:The control unit 15 can be configured to measure the power ( P gen ) generated by the electricity generation system 14 and, depending on the measurement:

- Cuando la potencia generada (Pgen) es superior a la potencia nominal de la primera bomba 6, bombear agua desalada hacia el primer depósito 7 mediante la activación de la primera bomba 6.- When the generated power ( P gen ) is greater than the nominal power of the first pump 6, pump desalinated water to the first tank 7 by activating the first bomb 6.

- Cuando la potencia generada (Pgen) es inferior a la potencia nominal de la primera bomba 6, obtener los precios de compra (PCe) y de venta (PVe) de la energía eléctrica y, en función de la diferencia entre dichos precios, cerrar la primera válvula 5 para almacenar en el tanque de almacenamiento 7 el agua desalada obtenida en la planta desaladora 2, o bombear agua desalada hacia el primer depósito 7 mediante la activación de la primera bomba 6.- When the power generated ( Pgen ) is less than the nominal power of the first pump 6, obtain the purchase prices ( PC e ) and sale prices ( PV e ) of the electrical energy and, based on the difference between said prices , close the first valve 5 to store the desalinated water obtained in the desalination plant 2 in the storage tank 7, or pump desalinated water to the first tank 7 by activating the first pump 6.

La unidad de control puede estar configurada para, en función del nivel de agua desalada contenida en el primer depósito 7, las necesidades de agua (N) del sistema externo 13 y las necesidades de generar electricidad para suministro eléctrico a la red eléctrica 20 o al sistema de alimentación 19: cerrar la segunda válvula 8 para almacenar agua desalada en el primer depósito 7, activar la segunda válvula 8 para dirigir agua desalada desde el primer depósito 7 al sistema externo 13, o activar la segunda válvula 8 para dirigir agua desalada desde el primer depósito 7 a la turbina hidráulica 9 y activar la turbina hidráulica 9 para generar electricidad.The control unit can be configured for, depending on the level of desalinated water contained in the first tank 7, the water needs (N) of the external system 13 and the needs to generate electricity for electrical supply to the electrical network 20 or to the feed system 19: close the second valve 8 to store desalinated water in the first tank 7, activate the second valve 8 to direct desalinated water from the first tank 7 to the external system 13, or activate the second valve 8 to direct desalinated water from the first tank 7 to the hydraulic turbine 9 and activate the hydraulic turbine 9 to generate electricity.

La unidad de control puede estar configurada para, en base al menos a las necesidades de agua (N) del sistema externo 13 y el precio de venta (PVh) del recurso hídrico, activar la segunda bomba 11 para bombear agua desalada desde el segundo depósito 10 hacia el sistema externo 13.The control unit can be configured so, based at least on the water needs ( N) of the external system 13 and the sale price ( PV h ) of the water resource, to activate the second pump 11 to pump desalinated water from the second reservoir 10 to external system 13.

El sistema externo 13 puede comprender una conexión a un sistema de regadío, una conexión para manguera de extinción de los incendios, una conexión a la red pública hidráulica, o una combinación de los anteriores.The external system 13 may comprise a connection to an irrigation system, a connection for a fire extinguishing hose, a connection to the public water network, or a combination of the above.

El sistema de almacenamiento de energía por bombeo hidráulico puede comprender depósitos adicionales ubicados entre el primer depósito 7 y el segundo depósito 10, a diferentes alturas comprendidas entre H1 y H2.The hydraulic pumped energy storage system may comprise additional tanks located between the first tank 7 and the second tank 10, at different heights between H 1 and H 2 .

En una realización, el sistema comprende un detector de nivel 21 en cada depósito (7, 10) del sistema de almacenamiento de energía por bombeo hidráulico, estando la unidad de control 15 configurada para controlar el flujo de agua y de energía en función también del nivel de los depósitos (L1, L2) detectado por los detectores de nivel 21.In one embodiment, the system comprises a level detector 21 in each tank (7, 10) of the hydraulic pumped energy storage system, the control unit 15 being configured to control the flow of water and energy also depending on the tank level (L 1 , L 2 ) detected by level detectors 21.

El sistema puede comprender una pluralidad de caudalímetros 4 para la medición del caudal de agua desalada que circula en los distintos tramos de conducción de agua desalada desde el tanque de almacenamiento 3 de agua desalada hasta el sistema externo 13.The system may comprise a plurality of flowmeters 4 for measuring the flow rate of desalinated water that circulates in the different sections of desalinated water conduction from the desalinated water storage tank 3 to the external system 13.

Utilizando los caudalímetros 4 y detectores de nivel 21 el sistema es capaz de monitorizar los distintos flujos y almacenamientos del recurso hídrico, y en particular:Using flowmeters 4 and level detectors 21, the system is capable of monitoring the different flows and storage of water resources, and in particular:

- Flujo de agua (FTW=FTW1+FTW2+FTW3) que va al sistema externo 13, preferentemente empleada para regadío, procedente del tanque de almacenamiento 3 (FTW1), del primer depósito 7 (FTW2) o del segundo depósito 10 (FTW3).- Water flow ( FTW=FTW1+FTW2+FTW3) that goes to the external system 13, preferably used for irrigation, from the storage tank 3 (FTW1), the first tank 7 (FTW2) or the second tank 10 (FTW3) .

- Flujo de agua para ser almacenada (FTSE) en el sistema de almacenamiento de energía por bombeo hidráulico.- Flow of water to be stored ( FTSE) in the energy storage system by hydraulic pumping.

- Flujo de agua para crear electricidad (FTCE), que va directamente a la turbina hidráulica 9.- Flow of water to create electricity ( FTCE), which goes directly to the hydraulic turbine 9.

- Almacenamiento superior de agua (URS), en el primer depósito 7.- Upper water storage (URS), in the first tank 7.

- Almacenamiento inferior de agua (UBR), en el segundo depósito.- Lower water storage (UBR), in the second tank.

- Flujo de agua desalada (FDW) procedente del tanque de almacenamiento 3.- Flow of desalinated water (FDW) from storage tank 3.

En la Figura 2 se representa un esquema general decisorio que, de acuerdo a una posible realización, lleva a cabo el sistema 1 para el control eficiente del recurso hídrico y energético en plantas desaladoras. Figure 2 shows a general decision-making scheme that, according to a possible embodiment, is carried out by system 1 for the efficient control of water and energy resources in desalination plants.

El recurso hídrico a gestionar en la salida de una planta desaladora 2 es agua desalada. En primer lugar se comprueba 102 si hay necesidad de agua N inmediata por parte de un sistema externo 13. En caso afirmativo, se inicia un proceso de bombeo 104 hacia el sistema externo 13, por ejemplo para un sistema de regadío o para cualquier otro uso comprometido por la instalación.The water resource to be managed at the outlet of a desalination plant 2 is desalinated water. First, it is checked 102 if there is an immediate need for N water from an external system 13. If so, a pumping process 104 towards the external system 13 is started, for example for an irrigation system or for any other use. compromised by the installation.

En el caso de que no haya una necesidad inmediata de agua, se comprueba 106 si hay suficiente recurso renovable para bombear el agua desalada hacia el primer depósito 7, esto es, si la potencia generada (Pgen) por el sistema de generación de electricidad 14 es superior a la potencia nominal Pn de la primera bomba 6, en cuyo caso se procede a iniciar un proceso de almacenamiento de energía por bombeo hidráulico 112 (PHS) por el cual se bombea agua desalada hacia el primer depósito 7 situado a una altura H1. En caso contrario, cuando la potencia generada por el sistema de generación de electricidad 14 es inferior a la potencia nominal de la primera bomba 6, se comprueba 108 la diferencia entre el precio de compra (PCe) y el precio de venta (PVe) de la energía eléctrica. In the event that there is no immediate need for water, it is checked 106 if there is enough renewable resource to pump the desalinated water to the first tank 7, that is, if the power generated ( Pgen) by the electricity generation system 14 is greater than the nominal power Pn of the first pump 6, in which case an energy storage process is started by hydraulic pumping 112 (PHS) by which desalinated water is pumped to the first tank 7 located at a height H 1 . Otherwise, when the power generated by the electricity generation system 14 is lower than the nominal power of the first pump 6, the difference between the purchase price ( PC e ) and the sale price ( PV e ) is checked 108 . ) of electrical energy.

Si la diferencia no es aceptable, esto es, si la diferencia entre el precio de venta de la energía producida por la turbina hidráulica 9 y el precio al que saldría comprar la energía para bombear el agua desalada hacia el primer depósito no es rentable, se almacena 110 el agua desalada en el tanque de almacenamiento 3 mediante el cierre de la primera válvula 5. Si dicha diferencia resulta aceptable, se realiza el almacenamiento de energía por bombeo hidráulico 112 (PHS), bombeando el agua desalada hacia el primer depósito 7, almacenándose los datos 114 para conocer exactamente el estado de los niveles de reserva, para lo cual se pueden utilizar información suministrada por los detectores de nivel 21 y/o los caudalímetros 4.If the difference is not acceptable, that is, if the difference between the sale price of the energy produced by the hydraulic turbine 9 and the price at which it would cost to buy the energy to pump the desalinated water to the first tank is not profitable, stores 110 the desalinated water in the storage tank 3 by closing the first valve 5. If said difference is acceptable, energy storage is carried out by hydraulic pumping 112 (PHS), pumping the desalinated water to the first tank 7, storing the data 114 to know exactly the status of the reserve levels, for which information supplied by the level detectors 21 and/or the flow meters 4 can be used.

A continuación, se comprueba 116 si se procede a turbinar, para lo cual se puede tener en cuenta el nivel de agua desalada del primer depósito 7, las necesidades de agua N del sistema externo 13, las necesidades de generar electricidad para suministro eléctrico a la red eléctrica 20 y/o para el sistema de alimentación 19, y el precio de venta Ph del recurso hídrico (el coste del bombeo del agua debería ser inferior a la venta del recurso hídrico). En caso afirmativo, se turbina 118 para generar electricidad y el agua desalada bien se destina a proveer de agua al sistema externo 13 mediante bombeo 120 (por ejemplo, para los regadíos que puede haber a niveles de elevación mayores o para inyectar agua en el dominio público hidráulico) o en caso de que no haya suficientes necesidades de agua N se almacena 122 el agua desalada en el segundo depósito 10.Next, it is checked 116 if it proceeds to turbine, for which it is possible to take into account the level of desalinated water in the first tank 7, the water needs N of the external system 13, the needs to generate electricity to supply electricity to the electrical network 20 and/or for the feeding system 19, and the sale price P h of the water resource (the cost of pumping the water should be less than the sale of the water resource). If so, it is turbined 118 to generate electricity and the desalinated water is either used to provide water to the external system 13 through pumping 120 (for example, for irrigation that may be at higher elevation levels or to inject water into the domain). public hydraulic) or in case there are not enough needs for water N , the desalinated water is stored 122 in the second tank 10.

En caso de que se decida no turbinar agua, bien se almacena 124 el agua desalada en el primer depósito 7 mediante el cierre de la segunda válvula 8 o se dirige 126 agua desalada (en este caso sin necesidad de bombeo, al estar el primer depósito 7 a una altura superior al sistema externo 13) desde el primer depósito 7 al sistema externo 13 mediante la correspondiente activación de la segunda válvula 8. Por ejemplo, si las señales de nivel L1 y L2 indican a la unidad de control 15 que los depósitos (7, 10) están llenos, la señal SC4 indica que la turbina está parada (i.e. Et1=Et2=0 ) y se cumple que la energía generada por el sistema de generación de electricidad 14 (Egen1+Egen2) es superior al consumo eléctrico (Z f=1^ ¿) del sistema de alimentación 19 , i.e. Z f=1^ í < (Egen1 + Egen2), entonces se activaría la segunda válvula 8 para dirigir el flujo desde el primer depósito 7 hacia el sistema externo 13.In the event that it is decided not to turbine water, either the desalinated water is stored 124 in the first tank 7 by closing the second valve 8 or the desalinated water is directed 126 (in this case without the need for pumping, as the first tank is 7 at a height higher than the external system 13) from the first tank 7 to the external system 13 by means of the corresponding activation of the second valve 8. For example, if the level signals L 1 and L 2 indicate to the control unit 15 that the tanks (7, 10) are full, the signal SC 4 indicates that the turbine is stopped (ie E t1 = E t2 = 0 ) and it is true that the energy generated by the electricity generation system 14 (E gen1 + E gen2 ) is greater than the electrical consumption (Z f=1^ ¿) of the feeding system 19, ie Z f=1^ í < (E gen1 + E gen2 ), then the second valve 8 would be activated to direct the flow from the first deposit 7 to the external system 13.

En el caso de que las necesidades de agua N obliguen a dirigir agua desalada hacia el sistema externo 13, la unidad de control 15 sabe a qué alturas del sistema externo 13 es más eficiente turbinar y bombear 120 desde el segundo depósito 10, bombear 104 directamente desde abajo (i.e. desde el tanque de almacenamiento 3), o bombear y dirigir 126 el agua desde el primer depósito 7, y automáticamente toma la decisión apropiada en cada caso. Por ejemplo, puede decidir que hasta el huerto de altura X es mejor turbinar y bombear desde el segundo depósito 10, y por encima de dicha altura X se riega desde arriba (i.e. desde el primer depósito 7).In the event that the needs of water N force to direct desalinated water to the external system 13, the control unit 15 knows at what heights of the external system 13 it is more efficient to turbine and pump 120 from the second tank 10, pump 104 directly since down (ie from the storage tank 3), or pump and direct 126 the water from the first reservoir 7, and automatically makes the appropriate decision in each case. For example, you can decide that even the orchard of height X is better to turbine and pump from the second tank 10, and above said height X it is irrigated from above (ie from the first tank 7).

El sistema está diseñado para emplazarse en la escarpada ladera de una montaña, monte, rambla, etc. aprovechando su fuerte pendiente. El sistema puede incluir un mecanismo intercalado para inserción de manguera de extinción de incendio, tales como unas conexiones de manguera rápida intercaladas en sus tuberías para, aprovechando el recurso hídrico, conectar los equipos antiincendios con objeto de hacer frente a posibles incendios que puedan producirse en las laderas colindantes, convirtiéndose en un aporte de agua para la extinción de los incendios. Las mangueras de subida de agua se colocan preferentemente a la vista y de color negro, con objeto de que el fluido se caliente, y con reducción de sección controlada para facilitar el trasiego de elevación de agua.The system is designed to be located on the steep slope of a mountain, hill, ravine, etc. taking advantage of its steep slope. The system may include an intercalated mechanism for the insertion of a fire extinguishing hose, such as quick hose connections intercalated in its pipes to, taking advantage of the water resource, connect the fire-fighting equipment in order to deal with possible fires that may occur in the adjoining slopes, becoming a source of water for extinguishing fires. The water rise hoses are preferably placed at sight and are black in color, in order for the fluid to heat up, and with a controlled section reduction to facilitate the transfer of water elevation.

La unidad de control 15 es capaz de conocer y controlar la cantidad de recurso energía/agua que hay en el sistema, y automáticamente controla la cantidad de recurso que entra/sale del sistema de desalación/almacenamiento/bombeo/riego, y tomar decisiones relativas al flujo de energía/agua en base a datos suministrados en tiempo real de costes de agua, de precios de la energía eléctrica, contratos de compromiso de riego, etc.The control unit 15 is able to know and control the amount of energy/water resource that is in the system, and automatically controls the amount of resource that enters/exits the desalination/storage/pumping/irrigation system, and make relative decisions. to the flow of energy/water based on data supplied in real time on water costs, electricity prices, irrigation commitment contracts, etc.

Adicionalmente, el sistema dispone de un indicador del estado del nivel de líquido en los depósitos del sistema de almacenamiento de energía por bombeo hidráulico (PHS) para saber por un lado la energía real que puede ser suministrada al sistema, y por otro, en el caso de que el proceso decisorio sea riego o proveer a la red de suministro, proporcionar el agua a riego.Additionally, the system has an indicator of the status of the liquid level in the deposits of the energy storage system by hydraulic pumping (PHS) to know, on the one hand, the real energy that can be supplied to the system, and on the other, in the If the decision-making process is irrigation or supply to the supply network, provide the water for irrigation.

El sistema 1 puede ser implantado, entre otras aplicaciones, en plantas desaladoras que tengan asociado usos en la agricultura o para el consumo humano, y que estén situadas en un emplazamiento con un desnivel de altura favorable. El sistema 1 puede también ser instalado en empresas que se dediquen a la actividad del riego (tales como comunidades de regantes), donde pueda resultar factible la implantación de dicho sistema debido a la elevación de la región donde los veneros se encuentren localizados, o en cualquier instalación industrial donde para su proceso necesite de una gran cantidad de agua/líquido que tenga una entrada/salida continua del sistema ya sea como recurso o como residuo a tratar. System 1 can be implemented, among other applications, in desalination plants that have associated uses in agriculture or for human consumption, and that are located in a location with a favorable height difference. System 1 can also be installed in companies dedicated to irrigation activities (such as irrigation communities), where the implementation of said system may be feasible due to the elevation of the region where the springs are located, or in any industrial facility where a large amount of water/liquid is required for its process, with a continuous input/output of the system, either as a resource or as waste to be treated.

Claims (11)

REIVINDICACIONES 1. Sistema para el control del recurso hídrico y energético en plantas desaladoras, caracterizado por que comprende:1. System for the control of water and energy resources in desalination plants, characterized in that it comprises: - un tanque de almacenamiento (3) de agua desalada obtenida en una planta desaladora (2);- a storage tank (3) for desalinated water obtained in a desalination plant (2); - un sistema de generación de electricidad (14) a partir de fuentes renovables;- an electricity generation system (14) from renewable sources; - un sistema de almacenamiento de energía por bombeo hidráulico que comprende:- a hydraulic pumped energy storage system comprising: un primer depósito (7) ubicado a una determinada altura (H1);a first tank (7) located at a certain height (H 1 ); un segundo depósito (10), ubicado a una altura (H2) inferior con respecto al primer depósito (7);a second tank (10), located at a lower height (H 2 ) with respect to the first tank (7); una primera bomba (6) configurada para bombear agua desalada proveniente del tanque de almacenamiento (3) hacia el primer depósito (7);a first pump (6) configured to pump desalinated water from the storage tank (3) to the first tank (7); una turbina hidráulica (9) ubicada entre el primer depósito (7) y el segundo depósito (10);a hydraulic turbine (9) located between the first tank (7) and the second tank (10); - una primera válvula (5), ubicada a la salida del tanque de almacenamiento (3) y configurada para:- a first valve (5), located at the outlet of the storage tank (3) and configured for: en un estado de cierre, almacenar agua desalada en el tanque de almacenamiento (3);in a closed state, storing desalinated water in the storage tank (3); en un primer estado de apertura, dirigir un caudal (FTSE) de agua desalada desde el tanque de almacenamiento (3) hacia la primera bomba (6); yin a first open state, direct a flow ( FTSE) of desalinated water from the storage tank (3) to the first pump (6); Y en un segundo estado de apertura, dirigir un caudal (FTW1) de agua desalada desde el tanque de almacenamiento (3) hacia un sistema externo (13);in a second open state, direct a flow ( FTW1) of desalinated water from the storage tank (3) to an external system (13); - una segunda válvula, ubicada a la salida del primer depósito (7) y configurada para:- a second valve, located at the outlet of the first tank (7) and configured for: en un estado de cierre, almacenar agua desalada en el primer depósito (7); en un primer estado de apertura, dirigir un caudal (FTCE) de agua desalada desde el primer depósito (7) hacia la turbina hidráulica (9); yin a closed state, storing desalinated water in the first tank (7); in a first open state, direct a flow ( FTCE) of desalinated water from the first tank (7) towards the hydraulic turbine (9); Y en un segundo estado de apertura, dirigir un caudal (FTW2) de agua desalada desde el primer depósito (7) hacia el sistema externo (13);in a second open state, direct a flow ( FTW2) of desalinated water from the first tank (7) to the external system (13); - una segunda bomba (11) configurada para bombear agua desalada desde el segundo depósito (10) hacia el sistema externo (13);- a second pump (11) configured to pump desalinated water from the second tank (10) towards the external system (13); - una tercera bomba (12) configurada para bombear agua desalada desde el tanque de almacenamiento (3) hacia el sistema externo (13);- a third pump (12) configured to pump desalinated water from the storage tank (3) to the external system (13); - un sistema de alimentación (19) configurado para proporcionar alimentación a las bombas (6, 11, 12), las válvulas (5, 8) y la turbina hidráulica (9) utilizando suministro eléctrico (Egeni, Eti) proveniente del sistema de generación de electricidad (14) y la turbina hidráulica (9) complementado, en caso necesario, con suministro eléctrico (Ered) proveniente de la red eléctrica (20);- a power supply system (19) configured to provide power to the pumps (6, 11, 12), the valves (5, 8) and the hydraulic turbine (9) using electrical supply (Egeni, E ti ) from the electricity generation system (14) and the hydraulic turbine (9) supplemented, if necessary, with electricity supply (Ered) from the electricity network (20); - un sistema de conexión a red (18) para el suministro eléctrico (Egen2 , Et2) desde el sistema de generación de electricidad (14) y la turbina hidráulica (9) hacia la red eléctrica (20);- a grid connection system (18) for the electrical supply (Egen 2 , E t2 ) from the electricity generation system (14) and the hydraulic turbine (9) to the electrical grid (20); - una unidad de control (15) configurada para controlar el flujo de agua y de energía en el sistema mediante la activación de las bombas (6, 11, 12), las válvulas (5, 8) y la turbina hidráulica (9).- a control unit (15) configured to control the flow of water and energy in the system by activating the pumps (6, 11, 12), the valves (5, 8) and the hydraulic turbine (9). 2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado por que la unidad de control (15) está configurada para realizar la activación de las bombas (6, 11, 12), las válvulas (5, 8) y la turbina hidráulica (9) en función de al menos uno de los siguientes parámetros:2. System according to claim 1, characterized in that the control unit (15) is configured to activate the pumps (6, 11, 12), the valves (5, 8) and the hydraulic turbine (9) in function of at least one of the following parameters: las necesidades de agua (N) del sistema externo (13),the water needs (N) of the external system (13), la potencia (Pgen ) generada por el sistema de generación de electricidad (14), la potencia (Pt) generada por la turbina hidráulica (9) cuando está en funcionamiento, los precios de compra (PCe) y de venta (PVe) de la energía eléctrica,the power ( P gen ) generated by the electricity generation system (14), the power ( P t ) generated by the hydraulic turbine (9) when it is in operation, the purchase ( PC e ) and sale prices ( PV e ) of electrical energy, el precio de venta (PVh) del recurso hídrico,the sale price ( PV h ) of the water resource, el consumo eléctrico (A1,..., An) del sistema de alimentación (19), othe electrical consumption (A 1 ,..., An) of the power supply system (19), or una combinación de los anteriores.a combination of the above. 3. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de control (15) está configurada para, ante la detección de una necesidad de agua (N) inmediata por parte del sistema externo (13), activar la primera válvula (5) y la tercera bomba (12) para bombear (104) agua desalada desde el tanque de almacenamiento (3) hacia el sistema externo (13).3. System according to any of the preceding claims, characterized in that the control unit (15) is configured to, upon detection of an immediate need for water (N) by the external system (13), activate the first valve ( 5) and the third pump (12) to pump (104) desalinated water from the storage tank (3) to the external system (13). 4. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de control (15) está configurada para:4. System according to any of the preceding claims, characterized in that the control unit (15) is configured to: medir la potencia (Pgen) generada por el sistema de generación de electricidad (14), y bombear (112) agua desalada hacia el primer depósito (7) mediante la activación de la primera bomba (6) cuando la potencia generada (Pgen) es superior a la potencia nominal de la primera bomba (6).measure the power ( P gen ) generated by the electricity generation system (14), and pump (112) desalinated water to the first tank (7) by activating the first pump (6) when the power generated ( P gen ) is greater than the rated power of the first pump (6). 5. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de control (15) está configurada para, cuando la potencia generada por el sistema de generación de electricidad (14) es inferior a la potencia nominal de la primera bomba (6): obtener, mediante el acceso a una base de datos de precios de energía (16), los precios de compra (PCe) y de venta (PVe) de la energía eléctrica,5. System according to any of the preceding claims, characterized in that the control unit (15) is configured so that, when the power generated by the electricity generation (14) is less than the nominal power of the first pump (6): obtain, through access to an energy price database (16), the purchase prices ( PC e ) and sale prices ( PV e ) of electrical energy, en función de la diferencia entre el precio de compra (PCe) y el precio de venta (PVe) de la energía eléctrica:based on the difference between the purchase price ( PC e ) and the sale price ( PV e ) of electricity: cerrar la primera válvula (5) para almacenar (110) en el tanque de almacenamiento (3) el agua desalada obtenida en la planta desaladora (2), o bombear (112) agua desalada hacia el primer depósito (7) mediante la activación de la primera bomba (6).close the first valve (5) to store (110) in the storage tank (3) the desalinated water obtained in the desalination plant (2), or pump (112) desalinated water to the first tank (7) by activating the first pump (6). 6. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de control (15) está configurada para, en función del nivel de agua desalada del primer depósito (7), las necesidades de agua (N) del sistema externo (13), las necesidades de generar electricidad para suministro eléctrico a la red eléctrica (20) o al sistema de alimentación (19), y el precio de venta (Ph) del recurso hídrico:6. System according to any of the preceding claims, characterized in that the control unit (15) is configured for, depending on the level of desalinated water in the first tank (7), the water needs (N) of the external system (13). ), the needs to generate electricity for electricity supply to the electrical network (20) or to the power system (19), and the sale price ( P h ) of the water resource: cerrar la segunda válvula (8) para almacenar (124) agua desalada en el primer depósito (7);close the second valve (8) to store (124) desalinated water in the first tank (7); activar la segunda válvula (8) para dirigir (126) agua desalada desde el primer depósito (7) al sistema externo (13); oactivate the second valve (8) to direct (126) desalinated water from the first tank (7) to the external system (13); either activar la segunda válvula (8) para dirigir agua desalada desde el primer depósito (7) a la turbina hidráulica (9) y activar (118) la turbina hidráulica (9) para generar electricidad.activating the second valve (8) to direct desalinated water from the first tank (7) to the hydraulic turbine (9) and activating (118) the hydraulic turbine (9) to generate electricity. 7. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de control (15) está configurada para, en base al menos a las necesidades de agua (N) del sistema externo (13) y el precio de venta (PVh) del recurso hídrico:7. System according to any of the preceding claims, characterized in that the control unit (15) is configured to, based at least on the water needs (N) of the external system (13) and the sale price ( PV h ) of the water resource: activar la segunda bomba (11) para bombear (120) agua desalada desde el segundo depósito (10) hacia el sistema externo (13), oactivate the second pump (11) to pump (120) desalinated water from the second tank (10) to the external system (13), or almacenar (122) agua desalada en el segundo depósito (10).storing (122) desalinated water in the second tank (10). 8. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el sistema externo (13) comprende:8. System according to any of the preceding claims, characterized in that the external system (13) comprises: una conexión a un sistema de regadío;a connection to an irrigation system; una conexión para manguera de extinción de los incendios;a connection for fire extinguishing hose; una conexión a la red pública hidráulica; oa connection to the public hydraulic network; either una combinación de los anteriores. a combination of the above. 9. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el sistema de almacenamiento de energía por bombeo hidráulico comprende depósitos adicionales ubicados a diferentes alturas entre el primer depósito (7) y el segundo depósito (10).System according to any of the preceding claims, characterized in that the hydraulic pumped energy storage system comprises additional tanks located at different heights between the first tank (7) and the second tank (10). 10. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende un detector de nivel (21) en cada depósito (7, 10) del sistema de almacenamiento de energía por bombeo hidráulico, estando la unidad de control (15) configurada para controlar el flujo de agua y de energía en función también del nivel de los depósitos (L1, L2) detectado por los detectores de nivel (21).System according to any of the preceding claims, characterized in that it comprises a level detector (21) in each tank (7, 10) of the hydraulic pumped energy storage system, the control unit (15) being configured to control the flow of water and energy depending also on the level of the tanks (L 1 , L 2 ) detected by the level detectors (21). 11. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende una pluralidad de caudalímetros (4) para la medición del caudal de agua desalada que circula en los distintos tramos de conducción de agua desalada desde el tanque de almacenamiento (3) de agua desalada hasta el sistema externo (13). 11. System according to any of the preceding claims, characterized in that it comprises a plurality of flowmeters (4) for measuring the flow rate of desalinated water circulating in the different sections of desalinated water conduction from the water storage tank (3). desalinated to the external system (13).
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