Fotovoltaica para la conservación de pescado a bordo

Investigadores del Centro de Investigación Agrícola de Egipto (ARC, por sus siglas en inglés) diseñaron un prototipo de refrigeración termoeléctrica alimentado por energía fotovoltaica para la conservación de pescado durante el proceso de pesca.

“Conservar el pescado capturado por los pescadores en un entorno fresco y de baja temperatura para mantener su calidad y conservarlo en condiciones óptimas, un proceso conocido como pescado de primera calidad, es una de las cuestiones más importantes que enfrentan los pescadores”, afirmó el equipo de investigación, que señaló que la conservación del pescado en embarcaciones pesqueras tradicionalmente depende del hielo para mantener la calidad mediante la ralentización del crecimiento bacteriano.

Sin embargo, este método está limitado por el peso, el espacio de almacenamiento, el costo y las exigencias de manipulación del hielo. Para prolongar la conservación, los pescadores suelen añadir sal al hielo, aunque esto puede alterar el sabor natural del pescado. La refrigeración convencional con hielo también presenta velocidades de enfriamiento lentas, una distribución desigual de la temperatura y una eficacia de corta duración, mientras que los sistemas de refrigeración industriales son costosos, consumen mucha energía y son ambientalmente insostenibles.

La unidad de refrigeración alimentada por energía solar propuesta (SCU, por sus siglas en inglés) consta de una cámara de refrigeración de madera contrachapada aislada, equipada con tres estantes perforados de aluminio para maximizar el almacenamiento de pescado y el flujo de aire.

En la parte posterior de la cámara se instalaron cuatro ventiladores de corriente continua para garantizar una circulación uniforme del aire frío y mantener condiciones de refrigeración constantes, mientras que un intercambiador de calor de aluminio de aletas y tubos, fabricado a medida, absorbe el calor de la cámara y lo transfiere mediante agua en circulación. La refrigeración es producida por tres módulos Peltier TEC1-12706 instalados sobre un depósito de agua, en el que el lado frío enfría el agua, mientras que el lado caliente disipa el calor mediante disipadores de aluminio con convección forzada. Posteriormente, el agua enfriada es bombeada de manera continua a través del intercambiador de calor para extraer eficientemente el calor de la cámara de almacenamiento.

La SCU recibe energía de un panel fotovoltaico de 300 W conectado a un controlador de carga con seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) y a una batería de 12 V y 100 Ah, lo que permite un funcionamiento confiable y aislado de la red para los módulos Peltier, los ventiladores y la bomba de agua. El panel solar está orientado hacia el sur con una inclinación de 31° para maximizar la captación de energía solar durante el funcionamiento.

Un sistema de control automático utiliza termostatos y sensores de temperatura para mantener la cámara a 5 °C mediante la regulación de la circulación del agua. Cuando la temperatura de la cámara supera el valor establecido, el controlador activa la bomba para hacer circular el agua enfriada a través del intercambiador de calor y la detiene una vez que se restablece la temperatura deseada.

El rendimiento energético de la unidad de refrigeración solar (SCU) fue evaluado mediante el cálculo del consumo total de energía, el consumo específico de energía por kilogramo de pescado, la eficiencia de refrigeración y el coeficiente de rendimiento general (COP), que tuvo en cuenta los módulos Peltier, los ventiladores y la bomba de agua. Los resultados experimentales fueron validados estadísticamente mediante 10.000 simulaciones de Montecarlo que incorporaron tanto la variabilidad ambiental como la incertidumbre de medición de los instrumentos para estimar la probabilidad de alcanzar las condiciones de refrigeración objetivo.

Suponiendo que un pescador artesanal típico captura 3 kg de pescado por día durante 240 días de pesca al año, el análisis mostró que la SCU podría conservar alrededor de 720 kg de pescado al año. Sobre la base de un costo de fabricación de aproximadamente 182 dólares y un costo anual de mantenimiento de 27.3 dólares, el sistema también alcanzó un período estimado de amortización de solo 0.15 años.

“Los resultados muestran que el módulo termoeléctrico tiene un gran potencial para mejorar un método de refrigeración directa”, concluyeron los científicos. “Sin embargo, la adopción futura de este sistema de refrigeración depende de manera crítica del descubrimiento de nuevos materiales termoeléctricos con mayor eficiencia de conversión y del desarrollo de sistemas de mayor eficiencia”.

Los científicos señalaron que las futuras investigaciones deberían centrarse en el desarrollo integral y la validación de la unidad de refrigeración propuesta bajo diversos escenarios operativos, incluidas cargas térmicas variables, diferentes especies de pescado y condiciones estacionales que representen tanto el funcionamiento en verano como en invierno. Además, recomendaron realizar una evaluación comparativa sistemática con las tecnologías existentes de refrigeración de pescado para establecer referencias de rendimiento, eficiencia energética y viabilidad económica.