¿Cuánto es la demanda de agua potable en Arizona?
De acuerdo con estudios realizados por Arizona Department of Water Resources (Departamento de recursos de agua de Arizona) y University of Arizona (Universidad de Arizona), actualmente el estado usa 7.5 millones de metros por hectárea. Nuestro plan es proveer el 50% del agua potable para Arizona. Este plan requiere que el crecimiento de demanda de agua disminuya, implementar leyes que ayuden a mantener limitada la demanda de agua a unos 8 millones de metros por hectárea. El agua generada que sobre será vendida a California y distribuida por el canal Imperial. Vender el exceso de agua ayudará a generara ingresos.
De acuerdo con nuestros planes, el agua será distribuida a los siguientes lugares:
De acuerdo con nuestros planes, el agua será distribuida a los siguientes lugares:
¿Cuánto será el costo?
Para determinar el costo total para un proyecto de esta magnitud, tenemos que considerar lo siguiente:
El costo de la energía para la escala de proyecto es asombroso. En el Oriente Medio, donde la desalinización a gran escala es común, los combustibles fósiles son fiables a la producción. Sobre la base de la disponibilidad y bajo costo de producción de energía de combustibles fósiles, muchos países como Arabia Saudita no tienen problemas para producir una cantidad masiva de energía para los procesos de desalinización a gran escala. El objetivo a largo plazo de nuestro proyecto es la producción de agua potable sostenible, sin añadir grandes cantidades de CO2 a la atmósfera. Este requisito nos limita a la producción de energía eólica o energía solar. Energía eólica tiene los costos de producción más bajos, mientras que la energía solar es más costosa. Sin embargo, los costos de producción son sólo una pieza del rompecabezas. Se necesitaría una gran cantidad de terreno tanto para la generación eólica y solar para un proyecto de este tamaño. Al dividir las plantas de desalinización, esto divide las necesidades de tierra de un campo grande a 5 campos más pequeño. Esto también abre la opción para que los paneles solares siguán la ruta de la tubería, el calentamiento del agua a lo largo del camino, hasta que llega a la planta de destilación. Calentar el agua a temperaturas cercanas de destilación también reducirá la cantidad de energía requerida en cada planta.
El manejo de la gran cantidad de residuos que se generaría con un proyecto de esta escala era un problema importante. El volumen de salmuera que se bombea directamente de vuelta al océano se calculó que era 1,8 millones de metros por hectárea por año. El impacto ecológico de este método de eliminación fue una que nunca se ha intentado, y no hay ningún estudio que nos daría datos comparables en cuanto a los impactos en un entorno tan sensible como el Golfo de California. Dicho esto, la otra opción de eliminación es la construcción de estanques de evaporación al lado de la planta. Estanques de evaporación permiten que el agua sea evaporada por completo y los residuos que queden puede ser cosechados y vendidos. Recordemos que la salmuera puede ser útil para diferentes ocasiones.
- Comparar diferentes métodos de producción (Destilación vs ósmosis inversa)
- Comparar maneras diferentes para producir energía.
- Comparar costos para obtener energía por parte de combustibles fósiles, solar o energía eólica.
- Determinar el costo de maneras de transporte (pipas, estaciones de bombeo, estaciones de recarga)
- Comparar el tamaño y el costo de residuos de salmuera (depositar estos residuos en pantanos o regresarlos al mar)
El costo de la energía para la escala de proyecto es asombroso. En el Oriente Medio, donde la desalinización a gran escala es común, los combustibles fósiles son fiables a la producción. Sobre la base de la disponibilidad y bajo costo de producción de energía de combustibles fósiles, muchos países como Arabia Saudita no tienen problemas para producir una cantidad masiva de energía para los procesos de desalinización a gran escala. El objetivo a largo plazo de nuestro proyecto es la producción de agua potable sostenible, sin añadir grandes cantidades de CO2 a la atmósfera. Este requisito nos limita a la producción de energía eólica o energía solar. Energía eólica tiene los costos de producción más bajos, mientras que la energía solar es más costosa. Sin embargo, los costos de producción son sólo una pieza del rompecabezas. Se necesitaría una gran cantidad de terreno tanto para la generación eólica y solar para un proyecto de este tamaño. Al dividir las plantas de desalinización, esto divide las necesidades de tierra de un campo grande a 5 campos más pequeño. Esto también abre la opción para que los paneles solares siguán la ruta de la tubería, el calentamiento del agua a lo largo del camino, hasta que llega a la planta de destilación. Calentar el agua a temperaturas cercanas de destilación también reducirá la cantidad de energía requerida en cada planta.
El manejo de la gran cantidad de residuos que se generaría con un proyecto de esta escala era un problema importante. El volumen de salmuera que se bombea directamente de vuelta al océano se calculó que era 1,8 millones de metros por hectárea por año. El impacto ecológico de este método de eliminación fue una que nunca se ha intentado, y no hay ningún estudio que nos daría datos comparables en cuanto a los impactos en un entorno tan sensible como el Golfo de California. Dicho esto, la otra opción de eliminación es la construcción de estanques de evaporación al lado de la planta. Estanques de evaporación permiten que el agua sea evaporada por completo y los residuos que queden puede ser cosechados y vendidos. Recordemos que la salmuera puede ser útil para diferentes ocasiones.
Basado en estadísticas y proyecciones, la grafica de arriba demuestra que entre más agua destilada el menor será el costo. Una mayor producción de agua ayudara a que el costo sea reducido.
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¿Qué factores influyen en el cálculo de los costos asociados con el proyecto?
En los últimos diez años, la necesidad de la tecnología de desalinización accesible se ha incrementado significativamente en Arizona y en todo el mundo debido a una creciente demanda de agua potable. Esta necesidad está directamente relacionada con el crecimiento demográfico, la urbanización y la densidad de población, que han dado lugar a un aumento significativo en el consumo de agua por día. Gran parte de esta agua se designa para la agricultura, industrial o de uso doméstico. Hoy en día, la desalinización del agua como un método de producción de agua potable se ha convertido en una opción realista debido a los costes asociados a la operación han disminuido significativamente en los últimos años debido al avance de las tecnologías más sostenibles. Hay varios factores que contribuyen al costo total por metro al cubo de agua desalada producida. Estos incluyen la capacidad de la planta, los cargos específicos del lugar, los costes globales de capital del proyecto, los costos de operación de la planta, el costo de transportar el agua desalada, así como diversas subvenciones y las consideraciones locales. Estos costos varían según la región, que es lo que hace que el flujo en el costo total de un método en particular como multi-efecto de destilación y ósmosis inversa.
¿Qué incluye el costo de capital?
El costo de capital incluye todos los costos directos e indirectos asociados con la producción de un sistema de desalinización desde el principio la planificación de las etapas de la construcción de la planta y la producción de agua. Estos incluyen diseños y planos en desarrollo, asegurar la financiación fiable para la planta, el costo de compra de los equipos necesarios, el costo del equipo auxiliar, todos los intereses de la tierra y la instalación / construcción y cargos, la ingesta de agua y descarga de salmuera.
¿Qué incluye el costo de operación?
Gastos incluidos los cargos fijos de amortización, seguros o, costos de tratamiento pre y post, mano de obra y mantenimiento, almacenamiento de agua, la energía requerida, los productos químicos necesarios, reemplazo de la bomba, la sustitución de la membrana (por ósmosis inversa) y la eliminación de salmuera / residuos están asociados con los costos anuales de operación .
¿Cuál es el costo total del agua (TWC)?
Esto también se conoce como el coste del ciclo de vida de un sistema de desalinización y se puede ver como la suma del coste de capital y el coste de funcionamiento, dividido por el volumen de la producción de agua potable anual de la planta. Es importante tener en cuenta que el coste total de agua no incluye los costes de distribución, que son un gasto separado.
¿Qué factores influyen en el cálculo de los costos asociados con el proyecto?
En los últimos diez años, la necesidad de la tecnología de desalinización accesible se ha incrementado significativamente en Arizona y en todo el mundo debido a una creciente demanda de agua potable. Esta necesidad está directamente relacionada con el crecimiento demográfico, la urbanización y la densidad de población, que han dado lugar a un aumento significativo en el consumo de agua por día. Gran parte de esta agua se designa para la agricultura, industrial o de uso doméstico. Hoy en día, la desalinización del agua como un método de producción de agua potable se ha convertido en una opción realista debido a los costes asociados a la operación han disminuido significativamente en los últimos años debido al avance de las tecnologías más sostenibles. Hay varios factores que contribuyen al costo total por metro al cubo de agua desalada producida. Estos incluyen la capacidad de la planta, los cargos específicos del lugar, los costes globales de capital del proyecto, los costos de operación de la planta, el costo de transportar el agua desalada, así como diversas subvenciones y las consideraciones locales. Estos costos varían según la región, que es lo que hace que el flujo en el costo total de un método en particular como multi-efecto de destilación y ósmosis inversa.
¿Qué incluye el costo de capital?
El costo de capital incluye todos los costos directos e indirectos asociados con la producción de un sistema de desalinización desde el principio la planificación de las etapas de la construcción de la planta y la producción de agua. Estos incluyen diseños y planos en desarrollo, asegurar la financiación fiable para la planta, el costo de compra de los equipos necesarios, el costo del equipo auxiliar, todos los intereses de la tierra y la instalación / construcción y cargos, la ingesta de agua y descarga de salmuera.
¿Qué incluye el costo de operación?
Gastos incluidos los cargos fijos de amortización, seguros o, costos de tratamiento pre y post, mano de obra y mantenimiento, almacenamiento de agua, la energía requerida, los productos químicos necesarios, reemplazo de la bomba, la sustitución de la membrana (por ósmosis inversa) y la eliminación de salmuera / residuos están asociados con los costos anuales de operación .
¿Cuál es el costo total del agua (TWC)?
Esto también se conoce como el coste del ciclo de vida de un sistema de desalinización y se puede ver como la suma del coste de capital y el coste de funcionamiento, dividido por el volumen de la producción de agua potable anual de la planta. Es importante tener en cuenta que el coste total de agua no incluye los costes de distribución, que son un gasto separado.
¿Cuánto es el costo para la
construcción de la planta?
Hay muchos factores que están involucrados para la construcción de la planta. Previamente a la construcción de la planta, hay un proceso de negociación colectiva entre los sindicatos de la construcción y los inversores primarios para establecer pautas para las relaciones de empleadores y empleados. Este acuerdo se llama Project Labor Agreement. Este acuerdo cubre una amplia variedad de normas y reglamentos que los trabajadores y el empleador deben seguir según el contrato. Este acuerdo es muy útil para la regulación de salarios, semanas de trabajo y horas, beneficios y condiciones de trabajo, incluso condiciones de trabajo apropiadas. Este proceso puede ser considerado complicado y puede tomar algún tiempo, ya que puede ser un reto para conseguir los sindicatos y los inversores públicos o propietarios para llegar a un acuerdo.
¿Cuánto es el costo de operación y mantenimiento?
El costo de operación y mantenimiento se puede dividir en dos categorías: los costos fijos y variables. Estos costos pueden ser diferentes de un proyecto a otro, pero la capital en general suele ser mucho menor que el costo inicial y en realidad puede ser compensada por los beneficios obtenidos cuando la proyección se completa y esté en completo funcionamiento.
Los costos fijos incluyen la amortización y el seguro de la ubicación del sitio de construcción. La amortización es básicamente el pago de la deuda contraída pasado en un horario fijo. Esto por lo general se establecería en un contrato inicial entre los inversores y los propietarios del sitio. Esta es una acción proyectada que se basa en los ingresos creados por el proyecto y se puede propagar a cabo de acuerdo con el acuerdo y las condiciones de inversión. El seguro es necesario para la operación bajo la regulación federal y es para proteger la planta de daños mayores, así como las cuestiones jurídicas que pueden implicar el sitio del proyecto o de sus trabajadores. Esto es por lo general una vista desde una perspectiva de protección de la propiedad y de sus estructuras y equipos.
Los costos variables que intervienen en el funcionamiento y gestión se pueden hacer o deshacer un éxito proyectos en algunos casos, ya que es a veces impredecible y una situación imprevista. Los principales costos variables incluyen la energía, mano de obra, productos químicos, y el mantenimiento. Los costos laborales pueden ser específicos y también dependerá de la propiedad de la planta de ser pública o privada o la posibilidad de un régimen especial como el outsourcing de operación de la planta. El tipo de habilidades que son necesarias para el funcionamiento de la planta, así como a los trabajadores necesarios para mantener y mantenimiento de la planta será ajustable basada en el sitio y su tecnología y equipo. La inconsistencia de los costos de energía proviene del costo diversa del tipo de energía y su disponibilidad de una fuente de alimentación.
El uso de productos químicos es muy dependiente de la calidad del agua inicial y la composición. Esto incluye la necesidad de que las concentraciones químicas más altas o más bajas para las opciones de tratamiento pre y post. El mantenimiento es algo que siempre va a ser necesario en cualquier tipo de equipo de proyecto que involucra: roturas de equipos, averías o está en la necesidad de una actualización o reemplazo de este se programa generalmente para asegurar fallos inesperados y puede ser subcontratado también.
Los costos fijos incluyen la amortización y el seguro de la ubicación del sitio de construcción. La amortización es básicamente el pago de la deuda contraída pasado en un horario fijo. Esto por lo general se establecería en un contrato inicial entre los inversores y los propietarios del sitio. Esta es una acción proyectada que se basa en los ingresos creados por el proyecto y se puede propagar a cabo de acuerdo con el acuerdo y las condiciones de inversión. El seguro es necesario para la operación bajo la regulación federal y es para proteger la planta de daños mayores, así como las cuestiones jurídicas que pueden implicar el sitio del proyecto o de sus trabajadores. Esto es por lo general una vista desde una perspectiva de protección de la propiedad y de sus estructuras y equipos.
Los costos variables que intervienen en el funcionamiento y gestión se pueden hacer o deshacer un éxito proyectos en algunos casos, ya que es a veces impredecible y una situación imprevista. Los principales costos variables incluyen la energía, mano de obra, productos químicos, y el mantenimiento. Los costos laborales pueden ser específicos y también dependerá de la propiedad de la planta de ser pública o privada o la posibilidad de un régimen especial como el outsourcing de operación de la planta. El tipo de habilidades que son necesarias para el funcionamiento de la planta, así como a los trabajadores necesarios para mantener y mantenimiento de la planta será ajustable basada en el sitio y su tecnología y equipo. La inconsistencia de los costos de energía proviene del costo diversa del tipo de energía y su disponibilidad de una fuente de alimentación.
El uso de productos químicos es muy dependiente de la calidad del agua inicial y la composición. Esto incluye la necesidad de que las concentraciones químicas más altas o más bajas para las opciones de tratamiento pre y post. El mantenimiento es algo que siempre va a ser necesario en cualquier tipo de equipo de proyecto que involucra: roturas de equipos, averías o está en la necesidad de una actualización o reemplazo de este se programa generalmente para asegurar fallos inesperados y puede ser subcontratado también.
¿Cuánto es el costo de consumo de energía para mover el agua?
La distribución del agua se dividirá entre varios sitios de recarga. El agua se bombeara desde el Golfo de California hasta las ramas principales que desembocan en Yuma, Buckeye and Casa Grande. Las diferencias de elevación a lo largo de la ruta de transporte varían desde el nivel del mar hasta un máximo de 600 metros de altura. La adición de elevación a largas distancias aumenta en gran medida el costo de bombeo de agua.
La distribución de agua se dividirá entre varias diferentes zonas. El agua será bombeada al norte desde el Golfo de California hasta las instalaciones en Yuma, Buckeye y Casa Grande. La elevación de cada uno de estos lugares varia, desde el nivel del mar hasta 600 metros en elevación. Bombear agua es muy costoso y más cuando el agua tiene que ser bombeada verticalmente.
Ph(w)= m 𝞺 g h[11]
Ph(w) = Power (watts)
m = Mass flow rate (m^3/sec)
𝞺 = Fluid Density (kg/m^3)
g = Gravity (m/sec^2)
h = Head (meters)
La distribución de agua se dividirá entre varias diferentes zonas. El agua será bombeada al norte desde el Golfo de California hasta las instalaciones en Yuma, Buckeye y Casa Grande. La elevación de cada uno de estos lugares varia, desde el nivel del mar hasta 600 metros en elevación. Bombear agua es muy costoso y más cuando el agua tiene que ser bombeada verticalmente.
Ph(w)= m 𝞺 g h[11]
Ph(w) = Power (watts)
m = Mass flow rate (m^3/sec)
𝞺 = Fluid Density (kg/m^3)
g = Gravity (m/sec^2)
h = Head (meters)
Para construir suficientes granjas solar / de viento para bombear el agua, debe haber granjas solares construidas a lo largo de la tubería para alimentar las estaciones de bombeo a lo largo de la ruta. El área de 265.984.586 hectáreas es una gran cantidad de área, y se dividirá a lo largo de todo el sistema de tuberías de 674 kilómetros.
Un desglose de los distintos componentes del sistema de transporte ha sido creado con el fin de mostrar el consumo de energía de bombeo de agua de mar filtrada de los tubos de admisión en México, a los diversos destinos finales en todo Arizona. Esto también proporcionará una idea clara de la magnitud del proyecto del oleoducto que estamos construyendo para cumplir con nuestro objetivo de ofrecer un poco más de 15 millones de metros cúbicos de agua dulce por día.
Un desglose de los distintos componentes del sistema de transporte ha sido creado con el fin de mostrar el consumo de energía de bombeo de agua de mar filtrada de los tubos de admisión en México, a los diversos destinos finales en todo Arizona. Esto también proporcionará una idea clara de la magnitud del proyecto del oleoducto que estamos construyendo para cumplir con nuestro objetivo de ofrecer un poco más de 15 millones de metros cúbicos de agua dulce por día.
¿Cuánto es el costo de las pipas?
La construcción de un sistema de pipas para transportar el agua a diferentes locaciones fue necesaria. Basado en el volumen requerido de las pipas para este proyecto (15,207,310 metros cuadrados por día) se hizo una estimación del costo total. El costo final de la construcción del sistema de pipas es una gran cantidad de nuestro costo total para el proyecto. Esto es el resultado de mover grandes cantidades de agua, por largas distancias que exceden los 600 kilómetros.
Referencias
[9]Archambault S, Aquifer Storage: Economic Benefits and Costs, University of New Mexico.
[3]2015, California State Water Project Overview, California Department of Water Resources.
[11] Ghaffour, N., Missimer, T. and Amy, G. (2013). Technical review and evaluation of the economics of water desalination: Current and future challenges for better water supply sustainability. Desalination, 309, pp.197-207.
[14] Greenlee, L., Lawler, D., Freeman, B., Marrot, B. and Moulin, P. (2009). Reverse osmosis desalination: Water sources, technology, and today's challenges. Water Research, 43(9), pp.2317-2348.
[15] Isokait, W. A. (1998). Project labor agreements: An industry perspective. Journal of Labor Research, 19(1), 65-71. Retrieved from http://login.ezproxy1.lib.asu.edu/login?url=http://search.proquest.com/docview/214005009?accountid=4485
[2]Pitzer, G & Eden, S & Gelt, J 2007 ‘Layperson’s Guide to Arizona Water’ Water Education Foundation and University of Arizona Water Resources Research Center
[12] Reddy, K. and Ghaffour, N. (2007). Overview of the cost of desalinated water and costing methodologies. Desalination, 205(1-3), pp.340-353.
[8]Rohde M 2014, Recharge: Groundwater’s Second Act, Water in the West: Stanford.
[17]Rui, Z & Metz, P & Reynolds, D & Chen, G & Zhou, X 2011, Historical Pipeline Construction Cost Analysis, International Journal of Oil Gas and Coal Technology, Vol. 4, No. 3, pp. 254.
[5] 2011, Seawater Desalination Costs, Water Reuse Association Desalination Committee, pp. 6.
[6] 2011, Seawater Desalination Costs, Water Reuse Association Desalination Committee, pp. 4.
[7] 2011, Seawater Desalination Costs, Water Reuse Association Desalination Committee, pp. 9.
[1]2005 ‘Securing Arizona’s Water Future’ Arizona Department of Water Resources
[13] Wade, N. (1993). Technical and economic evaluation of distillation and reverse osmosis desalination processes. Desalination, 93(1-3), pp.343-363.
[4]Van der Bruggen,B, 2002, ‘Distillation vs. membrane filtration: overview of process evolutions in seawater desalination’ Desalination, No. 143 Issue 3, pp. 207-218
[16] Younos, T. (2005). The Economics of Desalination. JOURNAL OF CONTEMPORARY WATER RESEARCH & EDUCATION, [online] 132(1), pp.39-45. Available at: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1936-704X.2005.mp132001006.x/pdf [Accessed 15 Mar. 2015].
[10]Zhang, HL & Baeyens, J & Degreve, J & Caceres, G 2013, ‘Concentrated Solar Power plants: Review and Design Methodology’ Renewable and Sustainable Energy Reviews, No. 22, pp. 466-481
[3]2015, California State Water Project Overview, California Department of Water Resources.
[11] Ghaffour, N., Missimer, T. and Amy, G. (2013). Technical review and evaluation of the economics of water desalination: Current and future challenges for better water supply sustainability. Desalination, 309, pp.197-207.
[14] Greenlee, L., Lawler, D., Freeman, B., Marrot, B. and Moulin, P. (2009). Reverse osmosis desalination: Water sources, technology, and today's challenges. Water Research, 43(9), pp.2317-2348.
[15] Isokait, W. A. (1998). Project labor agreements: An industry perspective. Journal of Labor Research, 19(1), 65-71. Retrieved from http://login.ezproxy1.lib.asu.edu/login?url=http://search.proquest.com/docview/214005009?accountid=4485
[2]Pitzer, G & Eden, S & Gelt, J 2007 ‘Layperson’s Guide to Arizona Water’ Water Education Foundation and University of Arizona Water Resources Research Center
[12] Reddy, K. and Ghaffour, N. (2007). Overview of the cost of desalinated water and costing methodologies. Desalination, 205(1-3), pp.340-353.
[8]Rohde M 2014, Recharge: Groundwater’s Second Act, Water in the West: Stanford.
[17]Rui, Z & Metz, P & Reynolds, D & Chen, G & Zhou, X 2011, Historical Pipeline Construction Cost Analysis, International Journal of Oil Gas and Coal Technology, Vol. 4, No. 3, pp. 254.
[5] 2011, Seawater Desalination Costs, Water Reuse Association Desalination Committee, pp. 6.
[6] 2011, Seawater Desalination Costs, Water Reuse Association Desalination Committee, pp. 4.
[7] 2011, Seawater Desalination Costs, Water Reuse Association Desalination Committee, pp. 9.
[1]2005 ‘Securing Arizona’s Water Future’ Arizona Department of Water Resources
[13] Wade, N. (1993). Technical and economic evaluation of distillation and reverse osmosis desalination processes. Desalination, 93(1-3), pp.343-363.
[4]Van der Bruggen,B, 2002, ‘Distillation vs. membrane filtration: overview of process evolutions in seawater desalination’ Desalination, No. 143 Issue 3, pp. 207-218
[16] Younos, T. (2005). The Economics of Desalination. JOURNAL OF CONTEMPORARY WATER RESEARCH & EDUCATION, [online] 132(1), pp.39-45. Available at: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1936-704X.2005.mp132001006.x/pdf [Accessed 15 Mar. 2015].
[10]Zhang, HL & Baeyens, J & Degreve, J & Caceres, G 2013, ‘Concentrated Solar Power plants: Review and Design Methodology’ Renewable and Sustainable Energy Reviews, No. 22, pp. 466-481