Energía solar para cervecerías artesanales

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Investigadores de la Asociación de Investigación y Cooperación Industrial de Andalucía (AICIA) han estudiado el uso potencial de la energía térmica fotovoltaica (FVT) en la fabricación de cerveza. En concreto, han estudiado el uso de sistemas fotovoltaicos en microcervecerías, definidas como aquellas con una producción anual inferior a 5.000 hectolitros (hl).

“Un sistema FVT tiene el potencial de precalentar el agua de elaboración de la cerveza y generar electricidad”, explican los investigadores. “Dado que el proceso de elaboración de cerveza requiere calor y frío a baja temperatura, un sistema de generación múltiple asistido por energía solar resulta idóneo”. Las microcervecerías carecen normalmente de calderas de vapor, por lo que suelen depender de quemadores de gas o resistencias eléctricas para el suministro de calor. Además, para la producción de frío son habituales las pequeñas enfriadoras por compresión de vapor”.

Para su investigación, el investigador construyó simulaciones computacionales utilizando el software TRNSYS, utilizando perfiles reales de carga de calor y frío de una microcervecería española situada en Jerez de la Frontera, al sur de España. Se supone que la cervecería puede producir 650 l de cerveza en lotes tres veces por semana, lo que totaliza una producción anual de unos 1.000 hl.

“Los principales componentes de la cervecería relacionados con la energía incluyen resistencias térmicas (2 x 10 kW); un enfriador aire-agua de 7,5 kW, un depósito de agua enfriada de 1,3 m3; y una bomba de aire acondicionado-calor (ACHP), de 3,5/3,2 kW (calor/frío)”, especifican los científicos.

Para hacer frente a las cargas eléctricas y térmicas, se crearon varios escenarios. En primer lugar, la simulación se realizó con distintos paneles. Se utilizaron módulos fotovoltaicos de 350 W, paneles PVT sin acristalar de 390 W o módulos PVT acristalados de 260 W. Para cada uno de ellos, se consideraron tres tamaños de sistema: 3,9 kW, 10 kW y 15 kW. Se probaron en las condiciones climáticas de Málaga y Madrid (España) y Stuttgart (Alemania), junto con los parámetros económicos pertinentes.

“Además, se analizaron dos configuraciones del PVT-más-almacenamiento térmico”, añadieron los académicos. “La primera considera que el tanque de almacenamiento tiene un serpentín interno por donde circula el fluido hacia/desde el campo solar. El fluido de trabajo en el tanque de almacenamiento es agua tratada, ya que es un ingrediente de la cerveza, a la temperatura de la red. La segunda configuración considera que el fluido de trabajo en el tanque es el mismo que el del circuito solar (agua), y a través del serpentín interno fluyen las aguas tratadas que posteriormente se utilizan en el proceso”.

La simulación demostró que el sistema sólo fotovoltaico podía cubrir entre el 6,9% y el 28,2% de la producción eléctrica en la planta de 4 kW de Stuttgart y el 28,2% en la microcervecería de 15 kW de Málaga. Con los sistemas FVT, el rango fue del 12,4% al 27,1% en Málaga, del 10,4% al 23,9% en Madrid y del 5,8% al 16,9% en Stuttgart.

“Si se considera únicamente la contribución térmica de los sistemas FVT a la demanda de calor previa a la ebullición, se puede cubrir entre el 12% y el 47,6% en Málaga, entre el 11,3% y el 42,4% en Madrid, y entre el 4,9% y el 27,6% en Stuttgart”, añaden los científicos.

“El periodo de amortización de todos los sistemas fotovoltaicos, independientemente de su ubicación, ronda los 4-6 años”, concluyeron. “En este estudio, a pesar de que España tiene una mayor radiación solar, el coste de la energía convencional es menor que en Alemania, lo que compensa el análisis económico. El periodo de amortización de los sistemas FVT oscila entre 13 y más de 25 años”.

Sus conclusiones se presentaron en “PVT potential for a small-scale brewing process: A case study” (Potencial PVT para un proceso cervecero a pequeña escala: un estudio de caso), publicado en Thermal Science and Engineering Progress. Científicos de la Asociación de Investigación y Cooperación Industrial de Andalucía (AICIA) y de la Universidad de Sevilla han dirigido la investigación.

El mismo grupo de investigación estudió recientemente el uso de la energía solar para mejorar la eficiencia energética en dos microcervecerías de Andalucía (España). Su análisis tecnoeconómico demostró que la energía solar podría ayudar a reducir el coste nivelado de calor y frío (LCOH) de una microcervecería en España hasta en un 29,7%, oscilando entre 0,285 euros (o,31 dólares)/kWh y 0,332 euros (0,36 dólares)/kWh.

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