Y GENERADOR DE ENERGÍA ELÉCTRICA

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente patente se encuadra en el sector técnico de la producción de agua a partir del agua de mar y la producción de energía eléctrica por el mismo buque, mediante el uso de plantas generadoras marinas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El agua potable es un bien escaso en algunas zonas y regiones de la tierra. El 97% del agua existente en la Tierra es agua salada, solamente el 3% es agua dulce y de ella el 1% se encuentra en estado líquido y el 2% restante en estado sólido, en forma de hielo en latitudes próximas a los polos

La producción de agua potable a partir de agua de mar, se realiza actualmente en plantas de desalación terrestres, generalmente por osmosis inversa, cuyos sistemas son abastecidos con electricidad, bien procedente de la red de distribución, o bien de las fuentes de energía eléctrica instaladas en la misma planta, con o sin aporte de energía calorífica producida con combustibles fósiles, con los problemas inherentes a los mismos.

La producción de energía eléctrica entraña dificultades en determinadas zonas del planeta, a las que hay que añadir la contaminación medioambiental consecuencia de los gases de escape y productos residuales, que expulsan los grupos generadores de electricidad, casi todos accionados por motores diesel de baja velocidad (N < 400 rpm)

Normalmente, la producción de energía eléctrica, se realiza básicamente, en plantas terrestres o plataformas off-shore fondeadas y con anclajes en un punto fijo del fondo marino. Estas plantas se abastecen con combustibles fósiles, con gas, mediante saltos de agua, o con medios alternativos no convencionales como la energía eólica o fotovoltaica.

Existen plantas generadoras terrestres o marítimas estacionarias con altos rendimientos de producción de energía eléctrica que, sin embargo, por la propia naturaleza de su instalación en un punto fijo, tanto en tierra como en la mar, impide el desplazamiento de dichas centrales a otros puntos con necesidades de energía eléctrica.

Por otro lado, deben considerarse los elevados costes de construcción y operación de las infraestructuras necesarias en las plantas estacionarias terrestres o marítimas, tanto de desalación-potabilización como de generación de electricidad.

Todos los buques, llevan instaladas una planta destiladora-potabilizadora y una planta eléctrica para proveer de agua dulce y electricidad, tanto a sus dotaciones como a los diversos servicios del buque.

Las plantas de osmosis inversa, que datan del siglo XIX, han alcanzado un alto grado de perfección y lo mismo puede decirse de los alternadores, que datan también del siglo XIX y en la actualidad alcanzan rendimientos de más del 96% en generación de energía eléctrica.

Con esta patente de buque desalador-potabilizador, basado en lo expuesto, se pretende resolver las dos necesidades de agua potable y energía eléctrica básicas para la vida, conjuntando la producción y el transporte de ambas.

Por otra parte, los sistemas necesarios para alimentar las plantas de osmosis y propulsar el buque se componen de plantas generadoras marinas accionadas por máquinas de combustión interna que tienen numerosas ventajas, inherentes a casi todos los motores propulsores y auxiliares instalados en buques desde la puesta en vigor de la normativa IMO Tier III, así como por Células de Combustible (Fuel Cells o Brennstoffzellen) de los tipos PEMFC y MCFC (que se están usando en aplicaciones militares, y en otras civiles), e incluso un mix de estos elementos.

Los grupos generadores de alta velocidad (n > 1.000 rpm) tienen la ventaja de que, por su tamaño, y su gran velocidad de giro, tienen niveles de emisiones muy bajos, máxime cuando se hace un post-tratamiento de los gases de escape. Por otra parte, los niveles de ruido aéreo y estructural son también muy bajos, dado el montaje especial sobre elementos elásticos. Finalmente, tienen la ventaja adicional de la multiplicidad de equipos a bordo, favoreciendo la redundancia, y con ello la seguridad.

Los motores de gas de alta velocidad, conocidos desde la época de la invención del motor de explosión, están conociendo una nueva era. Los motores propulsores de gas, con velocidad superior a 1.000 rpm tienen la ventaja de una disminución drástica de los niveles de emisiones, admisión de gas de diversos Números de Metano, y muy bajos niveles de ruido aéreo y estructural.

Los motores de hidrógeno se vienen usando en camiones y autobuses desde hace unos 20 años, sobre todo los producidos por la firma MAN Nutzfahrzeuge, con resultados óptimos en cuanto a niveles de contaminantes y ruidos aéreo y estructural. El único problema radica en el almacenamiento del hidrógeno que, por el momento, se realiza mediante tanques de doble envuelta, con nitrógeno entre ambas envueltas, o bien mediante tanques de hidruros metálicos, cuyos problemas son, por una parte, su alto valor de coste, y, por otra, su poco volumen para almacenar hidrógeno inerte (solo un 2% del volumen del tanque). Pese a lo anterior, se están desarrollando motores de hidrógeno de hasta 5.000 kW, que verán la luz en breve tiempo. Actualmente, varias firmas automovilísticas están experimentando con tanques metálicos recubiertos de un material sintético antiporoso, que evita las fugas de hidrógeno y permiten su almacenaje hasta presiones de 600 bares.

Los motores dual-fuel de media o alta velocidad (n > 500 rpm) presentan actualmente la ventaja de que el combustible piloto usado para la ignición del gas es diesel sumamente puro, lo que elimina las emisiones de azufre, y con el post-tratamiento de los gases de escape se consiguen niveles de emisiones sumamente bajos.

Las turbinas de gas, muy usadas en el sector naval militar, han tenido siempre el inconveniente de sus altos niveles de emisiones, sobre todo en NO _x , SO _x , y en ruido aéreo y estructural. No obstante, en la actualidad se están logrando resultados muy positivos mediante la inyección de agua, la reducción catalítica selectiva (SCR), y el control de la temperatura de la llama. El uso de combustibles libres de azufre, tales como JP 5, JP 7, o gas natural elimina el riesgo de formación de emisiones de SO _x , y los sistemas indicados previamente reducen drásticamente las emisiones de NO _x . Por otra parte, el encapsulado acústico de estas máquinas, y la sustentación simple o doblemente elástica, reducen a niveles mínimos los niveles de ruido aéreo y estructural.

Finalmente, los motores de 2 Tiempos, operando con gas natural (NG), eliminan por completo el riesgo de formación de emisiones de SO _x , en tanto que el post-tratamiento de los gases de escape favorece unos niveles de emisiones que cumplimentan la normativa IMO Tier III, obteniéndose alta potencia.

Las Células de Combustible tienen, en primer lugar, la ventaja de su completa insonoridad y falta de vibración durante su funcionamiento, con lo que la contaminación acústica es nula. Por otra parte, las Células de Combustible son convertidores electro-químicos de energía que extraen la almacenada en un elemento portador (hidrógeno) obtenido de diversos tipos de sustancias químicas y combustibles fósiles y sintéticos, y al combinar este elemento portador de energía con el oxígeno del aire, dan lugar a la reacción opuesta a la electrólisis, produciendo energía eléctrica en forma de corriente continua.

Hasta el momento las Células de Combustible, inventadas en 1839-1842 por Sir William Grove, y desarrolladas para la carrera espacial con el proyecto estadounidense "Géminis", nunca se han utilizado en buques de superficie para propulsar los mismos, ni para obtener agua potable a partir del agua de mar.

Teniendo en cuenta los antecedentes y el estado actual de la técnica descrito, es sumamente deseable un sistema de producción de agua potable en el que la energía pueda ser producida a partir de fuentes limpias, con unos niveles de emisión de CO/CO2 del orden comprendido entre el 5% y el 10% de las tradicionales y que evite la contaminación de las aguas, eliminando cualquier peligro para la flora y la fauna, sobre todo en los litorales, lo que redundaría en una limpieza del entorno marino en las zonas costeras de alto valor natural.

Esta patente propugna la construcción de un buque desalador-potabilizador, que comprende un sistema de toma de agua de mar, un sistema de osmosis inversa para la desalinización, un sistema de descarga del concentrado, transferencia del filtrado, una fuente de producción de energía y un sistema de control. Como fuente de producción de energía se contemplan grupos generadores marinos alimentados con gas natural, en sus diferentes modalidades, Células de Combustible (FC), operando con gas natural en sus diferentes alternativas, solas, o en instalaciones mixtas

Se puede considerar estado previo de la técnica el modelo de utilidad U200201740 con las salvedades de que ese modelo de utilidad es una planta estacionaria, usa únicamente motores diésel para los grupos generadores y es una planta terrestre.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención es una planta móvil, flotante y autopropulsada en la que los generadores pueden ser de distinta naturaleza a los motores diésel y que al tratarse de una planta flotante se puede captar agua salada de grandes profundidades solventando de este modo la captación de microorganismos marinos y materias que disminuyen la eficiencia de las membranas de desalación.

Consiste, en un buque desalador-potabilizador de eslora variable, 20 £ L £ 400 metros (15), en función de la cantidad de agua y energía eléctrica que se requiera, desplazándose por todos los mares, con capacidad suficiente para proveer de agua potable y electricidad a zonas deficientes y carentes de estos bienes, o a poblaciones de cierta entidad, con una fuerte disminución de costes respecto a las plantas terrestres o marítimas estacionarias, y evitando la contaminación por salmuera en zonas costeras, como consecuencia de su vertido e influencia de las corrientes marinas, que puede disminuir e incluso terminar con la flora y fauna.

El buque (15) dispone, a bordo, de laboratorios para la realización de análisis físico- químicos tanto del agua salada de entrada, como del agua producto de salida y del agua rechazo (salmuera), con la finalidad de efectuar la potabilización del agua producto, al mismo tiempo directamente en la plataforma, teniendo en cuenta las directrices de la Organización Mundial de la Salud.

En lo que respecta a la generación de energía eléctrica y su transporte a tierra, en el buque se adopta una única configuración. El transporte de la energía eléctrica producida a bordo, a la red eléctrica de tierra (22) se efectúa mediante cables sumergidos (21).

El uso de aerogeneradores en buques o plataformas off-shore (fig. 18 y fig. 19), presenta dificultades de estabilidad a causa de la alta ubicación del centro de gravedad de los generadores, lo que ha dado lugar a los parques con los generadores eólicos anclados en el fondo.

La presente invención se refiere a un sistema de desalación-potabilización de agua salada, en un buque (15), usando como fuente de energía para las plantas de osmosis inversa (2), la energía producida por plantas de generación marinas, a 400 V - 11kV/50Hz o de 440V- 11 kV/60 Hz, accionadas conforme a las siguientes alternativas:

Motores diésel de alta velocidad (n > 1000 rpm)

Motores de gas de alta velocidad (n >1.000 rpm) (LNG, NG, LPG, GLP, CH ₄ )

Motores de alta velocidad (n > 1.500 rpm), alimentados por hidrógeno (H ₂ )

Motores dual-fuel, de media o alta velocidad (n > 500 rpm), alimentados con LNG, NG, LPG, GLP, CH ₄

Turbinas de gas, alimentadas con LNG, NG, LPG, GLP, CH ₄

Motores de 2 tiempos de gas (NG).

Células de Combustible de baja temperatura (PEMFC, AFC, PAFC), alimentadas con gas natural en sus diferentes variantes (LNG, NG, LPG, GLP, CH ₄ )

Células de Combustible de media y alta temperatura (MCFC y SOFC), alimentadas por gas natural en sus diversas variantes (LNG, NG, LPG, GLP, CH ₄ )

Células de Combustible de baja (PEMFC, AFC, PAFC), y media temperatura (MCFC) alimentadas por hidrógeno (H2)

En general, el buque (15) como productor de agua potable puede tener dos configuraciones para el trasvase del agua a puerto o punto de destino. Una primera configuración de producción de agua potable con almacenamiento a bordo (7) y una estación de bombeo con accionamiento eléctrico que impulsa el agua por trasvase directo al punto de destino, y una segunda configuración de producción de agua potable con el transporte de la misma mediante buque lanzadera (aljibe o shuttle) (23), mediante depósitos flotantes y remolcados desde tierra por un sistema de chigres, o por trasvase directo mediante tubería flotante (14) o tubería sobre el fondo marino (17), y, por otra parte, como generador de electricidad puede trasvasar a tierra el excedente de la producción eléctrica, con los medios de a bordo descritos, respecto a la necesaria para la desalación -potabilización y funcionamiento de todos los equipos y servicios de la plataforma -buque.

El sistema de generación de energía eléctrica a bordo, se establece en el proyecto del buque, de acuerdo con el armador y conforme a la consideración de la facilidad de compra y uso de los combustibles existentes en la zona de operación de la plataforma o del buque y sus costes.

Este sistema aporta las siguientes ventajas:

Disminución considerable de costes, respecto a los costes de las infraestructuras necesarias para las instalaciones de desalación-potabilización y las de producción de energía eléctrica terrestres o estacionarias ( off-shore ) en el mar.

La posibilidad de tomar el agua salada a temperatura y profundidad variable donde no alcance la luz, eliminando así la captación de microorganismos marinos y materias que puedan disminuir la eficiencia de las membranas de desalación.

Al ser las instalaciones del buque modulares, una posible avería o tiempo de duración del mantenimiento de uno de los módulos, no resta funcionamiento sin dejar de producir agua potable y energía eléctrica.

Mínima contaminación por ruido aéreo y estructural.

Como el sistema es modular y escalable, puede ser instalado en buques de esloras comprendidas entre 20 y 400 metros y poder satisfacer, de esta forma, necesidades de diferente entidad de posibles armadores, o de poblaciones de variado censo poblacional. Al ser un buque, eliminación de barcazas o buques auxiliares para el transporte de la plataforma off-shore al lugar deseado y sus costes operativos.

En el caso de que se diera la necesidad de utilizar buques de cierta entidad y gran eslora, la transformación y reciclado de petroleros que no cumplen las prescripciones marítimas del MARPOL y de la IMO sobre el doble casco, lo que comporta una limpieza y descontaminación de tanques, la instalación de los equipos necesarios que falten, y la de las Células de Combustible y las plantas de osmosis inversa, ahorrar los costes de construcción de un nuevo buque y con un plazo de entrega más corto.

Posibilidad de producir 145 MW de potencia eléctrica y un volumen de más de 1 millón de m ³ de agua potable diarios.

Los grupos generadores marinos (1) funcionando con MDO (Marine Diesel Oíl) a alta velocidad, cumplen con las normativas IMO Tier III, US EPA Tier 4, CCNR II, IMO II e IMO III respecto a los requisitos más estrictos requisitos a emisiones de NO _x y CO2.

En breve tiempo, estarán disponibles también grupos generadores marinos con motores que consuman LNG, con emisiones de NO _x equivalentes al 10% de las normales en motores diesel de baja velocidad; unas emisiones de CO2 del 75% de las usuales igualmente, en estos motores diesel de baja velocidad; nulas emisiones de SO _x y solo un 2% de las emisiones de partículas en estos mismos motores diesel. Las emisiones de las Células de Combustible (FC) pueden considerarse despreciables.

El calor disipado en los gases de escape de estos grupos y en las propias Células de Combustible (FC), se aprovecha mediante una planta auxiliar destiladora/potabilizadora (5) (6) y parte de la electricidad generada se hace llegar a los transformadores y cuadros de distribución de la plataforma para su distribución a todos los sistemas, equipos y servicios de la plataforma.

Dado que las Células de Combustible de alta temperatura (SOFC) requieren un largo periodo de precalentamiento, y que el calor disipado es excesivo, el presente modelo se ha centrado en las Células de Combustible de baja temperatura (PEMFC), alcalinas (AFC), de ácido fosfórico (PAFC), y de media temperatura (MCFC), aunque sin descartar estas.

Se adjunta un esquema de funcionamiento de una de las Células de Combustible susceptibles de ser utilizadas en la presente invención (fig.4). En general, Célula de Combustible es un dispositivo electroquímico de conversión de energía similar a una batería, pero se diferencia de esta última en que está diseñada para permitir el reabastecimiento continuo de los reactivos consumidos; es decir, produce electricidad de una fuente externa de combustible y de oxígeno en contraposición a la capacidad limitada de almacenamiento de energía que posee una batería. Además, los electrodos en una batería reaccionan y cambian según cómo esté de cargada o descargada; en cambio, en una Célula de Combustible los electrodos son catalíticos y relativamente estables.

Los reactivos típicos utilizados en una celda de combustible son hidrógeno en el lado del ánodo y oxígeno en el lado del cátodo (si se trata de una celda de hidrógeno). Por otra parte las baterías convencionales consumen reactivos sólidos y, una vez que se han agotado, deben ser eliminadas o recargadas con electricidad. Generalmente, los reactivos "fluyen hacia dentro" y los productos de la reacción "fluyen hacia fuera". La operación a largo plazo, virtualmente continua, es factible mientras se mantengan estos flujos.

En otra figura adjunta se muestra un esquema del ejemplo típico de una Célula de combustible (fig.6) tipo membrana intercambiadora de protones (o electrolito polimérico) hidrógeno/oxígeno de una celda de combustible (PEMFC, en inglés: Proton Exchange Membrane Fue I Cell), una membrana polimérica conductora de protones (el electrolito), separa el lado del ánodo del lado del cátodo.

En el lado del ánodo, el hidrógeno que llega al ánodo catalizador se disocia en protones y electrones. Los protones son conducidos a través de la membrana al cátodo, pero los electrones están forzados a viajar por un circuito externo (produciendo energía) ya que la membrana está aislada eléctricamente. En el catalizador del cátodo, las moléculas del oxígeno reaccionan con los electrones (conducidos a través del circuito externo) y protones para formar el agua.

En este ejemplo, el único residuo es vapor de agua o agua líquida. Es importante mencionar que para que los protones puedan atravesar la membrana, esta debe estar convenientemente humidificada dado que la conductividad protónica de las membranas poliméricas utilizadas en este tipo de pilas depende de la humedad de la membrana. Por lo tanto, es habitual humidificar los gases previamente al ingreso a la Célula de combustible.

Además de hidrógeno puro, también se tiene el hidrógeno contenido en otras moléculas de combustibles incluyendo el gas natural en sus diversas variantes (LNG, NG, LPG, GLP, CH ₄ ), el propio hidrógeno, convenientemente almacenado e inertizado, y los hidruros químicos, el residuo producido por este tipo de combustibles además de agua es dióxido de carbono, en una cantidad mínima, muy inferior a la producida por un automóvil. Comparado con un sistema tradicional, las Células de Combustible reducen las emisiones nocivas de NO _x en 180 toneladas (cantidad equivalente a las emisiones anuales de 22.000 automóviles)

Las Células de combustible tienen unas emisiones de CO2 de hasta un 50% inferiores que las de los motores diesel y de ciclo Otto, y un óptimo rendimiento energético (de gasta un 60%) en comparación con los generadores de energía tradicionales y convencionales.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Figura 1 : Alzado y planta de un buque desalador-potabilizador y productor de energía eléctrica. (1) Planta productora de energía eléctrica con grupos generadores marinos, Células de combustible, o un mix de ambos. (2)

Planta desaladora de osmosis inversa. (3) Propulsores eléctricos azipodales. (4) Tubo telescópico para captación de agua salada. (5) Planta potabilizadora. (6) Planta destiladora. (7) Tanques de agua desalada y potabilizada. (8) Difusores de salmuera en el mar. (9) Hélices de proa.

Figura 2: Sección de proa del buque desalador-potabilizador y productor de energía eléctrica. (3) Hélices del sistema de propulsión azipodal. (9) Hélices de proa. (10) Lars de salida de agua potable a tierra. (11) Tubería de salida agua potable. Figura 3: Primera Célula de combustible de Sir William Groove (1842)

Figura 4: Funcionamiento normal de una Célula de combustible, con independencia del tipo de Célula usada.

Figura 5: Comparación del funcionamiento de una máquina de combustión interna y de una Célula de combustible en cuanto a emisiones. Figura 6: Tipos de Células de combustible, y funcionamiento de las mismas.

Figura 7: Tipos de Células de Combustible, con rendimientos, reformers, y temperatura de operación. Figura 8: Funcionamiento general de una Célula de combustible. Necesidad de reformer.

Figura 9: Funcionamiento de una Célula de Combustible de Media Temperatura

(MCFC)

Figura 10: Tipos de Células de Combustible, con temperaturas, rendimientos, ánodos, cátodos, y aplicaciones.

Figura 11 : Niveles de emisiones de gases de escape de diferentes tipos de máquinas de combustión interna.

Figura 12: Buque desalador. (7) Tanques de agua potabilizada.

Figura 13: Cubierta principal de buque desalador-potabilizador y productor de energía eléctrica. (1) Planta de producción de energía eléctrica. (2)

Sistema de filtrado y prefiltrado de agua salada. (7) Tanques de agua potable.

Figura 14: Sistema de trasvase agua potable directo a tierra desde buque. (13)

Tanques de almacenamiento terrestres. (14) Tubería de alimentación agua potable. (15) Buque.

Figura 15: Sistema de trasvase mediante tanques flexibles hinchables. (16) Tanques flexibles. (15) Buque.

Figura 16: Sistema de trasvase a tierra de agua potabilizada mediante tubería submarina. (17) Tubería fija submarina.

Figura 17: Sistema de trasvase a tierra de agua potabilizada mediante buques aljibe o shuttle. (15) Buque desalador-potabilizador (23) Buques shuttle o aljibes

Figura 18: Alzado de plataforma marina off-shore de producción de energía eléctrica.

Figura 19: Planta de plataforma marina off-shore de producción de energía eléctrica:

(1) Planta de generación de energía eléctrica. (19) Habilitación. (20) Sistemas de control y distribución energía eléctrica. Figura 20: Sistema de alimentación eléctrica desde el buque hasta la red terrestre:

(15) Buque. (22) Red eléctrica terrestre o Centro de distribución. (21) Cables de alimentación del buque a tierra.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

La realización preferente de la invención es un buque (15), de una eslora aproximada de 50 metros y una producción de agua potable de 3.000 m ³ /día mediante dos plantas de osmosis inversa (2), cada una de 1.500 m ³ /día, con almacenamiento a bordo y transporte a puerto o punto de destino, impulsada mediante grupos de motobombas eléctricas.

La propulsión del buque es eléctrica, disponiéndose para ello a bordo, de una fuente de producción de energía eléctrica ecológica con planta múltiple (1), pues en el caso de fallo de uno de los grupos de producción de energía, puede proseguir la navegación y la desalación de agua salada con posicionamiento dinámico.

Este buque comprende:

Sistemas de producción de energía o medios de generación de energía (1), consistentes en una serie de grupos generadores marinos de alta velocidad diesel; o de gas (LNG, NG, LPG, GLP, ChU); de hidrógeno (H2); o motores dual fuel; turbinas de gas, o motores de 2 tiempos de gas (NG), que incluyen todos los posibles sistemas actuales de producción de energía, o Células de combustible (FC) de baja o media temperatura, alimentadas con gas (LNG, NG, LPG, GLP, ChU); de hidrógeno (H2), que incluyen todos los posibles sistemas actuales de producción de energía y que están configurados para suministrar energía tanto a la plataforma flotante, como a los medios de desalación y suministro a la red terrestre.

Equipos para la desalación de agua compuestos por un equipo de aspiración (4) y bombeo de agua salada configurado para la aspiración de agua del mar a profundidad variable en función de las características de dicha agua, y su impulsión a la planta desaladora por osmosis inversa (2) y su posterior potabilización a bordo.

Equipos de bombeo a los tanques (7) para el almacenamiento del agua potable; un servicio para la evacuación de la salmuera residuo que comprenden una conducción de salida de la salmuera de longitud variable para su difusión a profundidad variable o bien, configurada con difusores (8) instalados en cubierta y dispuestos de tal forma que difundan la salmuera en una amplia zona, generalmente con corrientes; lo que da lugar a una nula concentración de sales frente a las de acarrean las instalaciones terrestres, que pueden llegar a contaminar con sal áreas sumamente amplias.

El equipo de propulsión y gobierno eléctrico del buque, está constituido por los propulsores principales azipodales (3) que desarrollan también funciones de timones, el propulsor de proa para maniobra (9) y posicionamiento dinámico de la plataforma alimentados por la planta de generación eléctrica.

En las maniobras de trabajo, como buque desalador y potabilizador (15), el buque larga la manguera o tubo de aspiración de agua salada (4) de longitud variable. De esta forma se puede elevar el agua del mar a profundidad igualmente variable, en función de las características físicas, químicas y biológicas. Puesto que esta toma de agua se llena de agua salada tan pronto como se va sumergiendo, la altura de aspiración del agua es solo, por efecto de vasos comunicantes, desde la superficie del mar, es decir el francobordo del buque, requiriendo menor energía eléctrica para su aspiración procedente de los medios de generación.

Es sabido que a medida que aumenta la profundidad en el mar, disminuye la temperatura del agua, más o menos condicionada por la zona geográfica seleccionada y la época del año en la que se esté trabajando. Por tanto, una primera etapa, implica explorar qué zona es la más idónea para, con un mínimo de energía eléctrica, obtener un agua desalada de alta calidad. Para lo cual, el buque lleva la instrumentación necesaria para análisis de las diferentes muestras de agua obtenidas, en función de la zona en la que opere.

Una segunda etapa es, seleccionada la zona de operación y con la maquinaria propulsora del buque en funcionamiento, posicionar al buque (15) en el punto requerido mediante el sistema de posicionamiento dinámico; poner en marcha el conjunto de bombas que conforman el sistema: de aspiración del agua a la profundidad deseada; y las de presión para impulsarla hacia la planta de osmosis inversa (2) para su desalación; las de impulsión para el almacenamiento del agua producto, así como las bombas de los conductos difusores de salmuera con alto contenido de sales, al tiempo que se realizan los necesarios análisis del agua producto para corroborar los resultados de la fase exploratoria. La salmuera es vertida al mar bien a profundidad variable o por los difusores (8) de cubierta, de forma que se obtenga la máxima dilución de las sales en el mar, lo que supone nula contaminación marina dada la proporción entre la cantidad de salmuera vertida y la extensión del mar en la zona elegida.

Como generador de energía eléctrica (1) este modelo de buque (15), requiere el uso de una fuente de energía instalada a bordo, que puede estar constituida por cualquiera de los siguientes sistemas generadores según el combustible que se utilice:

Grupos generadores marinos de alta velocidad con combustible diesel.

Grupos generadores marinos con gas (LNG, NG, LPG, GLP, CFU).

Grupos generadores marinos de hidrógeno (H2).

Grupos generadores marinos con motores dual-fuel.

Grupos generadores marinos con turbinas de gas.

Grupos generadores marinos con motores de 2 tiempos de gas (NG).

Células de combustible de baja temperatura, como las de membranas intercambiadoras de protones (PEMFC), alcalinas (AFC) y de ácido fosfórico (PAFC).

Células de combustible de media alta temperatura, como las de policarbonatos fundidos (MCFC)

Células de combustible de alta temperatura, como las de óxidos sólidos (SOFC)

La generación de energía eléctrica a bordo es suficiente para la maniobra del buque y suministro a todos los equipos y servicios necesarios del mismo. La energía restante entre la producida y el consumo propio del buque, es transportada a la red terrestre (22) mediante cables sumergidos (21).

La capacidad de operación del buque es muy diversa: puede producir agua potable y energía eléctrica al mismo tiempo, por requerimiento de ambos productos en tierra, posible caso de desastres naturales; producir solamente agua potable como único producto requerido en tierra; o producir sólo la energía eléctrica requerida para su transporte a tierra y abastecimiento de la red eléctrica o a una subestación de distribución. Esta patente tiene una aplicación industrial muy importante, dado que con un solo buque se pueden cubrir los objetivos de producción de agua potable apta para consumo humano y la generación de energía eléctrica para abastecer la red terrestre.