18 noviembre 2014

Aplicación en la industria de proyectos de energía solar térmica (2ª PARTE)


Mataderos e industrias cárnicas

Los mataderos y las industrias cárnicas se presentan como subsector de elevado interés para la aplicación de soluciones solares térmicas. Las industrias cárnicas son, en su mayor parte, industrias transformadoras de pequeña dimensión. Una gran parte de las mismas realizan el ciclo completo (matadero, despiece, frío, secaderos y bodegas de añejamiento), si bien puede suceder que mataderos e industrias se hallen separados. En este último caso, imperan los mataderos especializados, muy modernos, de carácter municipal o privado.

La producción de calor se realiza normalmente mediante calderas de agua caliente o agua sobrecalentada, ya que no se precisa de temperaturas de proceso elevadas. El proceso de escaldado necesario para la eliminación de pieles, los procesos de lavado continuado de las piezas o los lavados de las maquinarias de producción, que se realiza diariamente, permiten considerar el uso de la energía solar. Estos procesos necesitan temperaturas para el agua de 40 a 70 ºC normalmente, temperaturas muy razonables para su sustitución.

También son de especial interés los criaderos de aves para consumo, donde es necesario aportar calor en el proceso de las naves de cría.

Plantas de embotellado

En las plantas de embotellado se produce energía térmica fundamentalmente en procesos de limpieza de las botellas, latas o envases, y de sus cajones de transporte. El calor se genera normalmente mediante una caldera de agua caliente o agua sobrecalentada.

Lavanderías industriales, túneles de lavado de vehículos y áreas de lavado de contenedores

Existen numerosos procesos, normalmente de menor tamaño que los indicados en apartados anteriores, que disponen de un alto potencial para el uso de la energía solar térmica. Su ventaja reside en que utilizan directamente agua caliente para un proceso de lavado o limpieza y que pueden disponer incluso de un sistema de recuperación de agua o calor que mejore la eficiencia.

Las lavanderías industriales precisan de agua caliente para el lavado de tejidos provenientes de hoteles, residencias, restaurantes, etc. Estas máquinas consumen de 100 a 1.000 litros de agua por lavado y su consumo energético depende del programa de lavado. Las máquinas de lavado generan normalmente el agua caliente a partir de resistencias eléctricas situadas en su interior, con una potencia de varios kilovatios. Estas resistencias consumen cantidades importantes de energía y aumentan sensiblemente la necesidad de contratación de potencia eléctrica.

Los túneles de lavado de vehículos tienen un consumo de agua caliente elevado para la limpieza de vehículos. Un sistema convencional puede consumir entre 50 y 100 litros de agua por vehículo, por lo que las necesidades energéticas son importantes.

Plantas de lavado de contenedores y cajas. Los contenedores y cajas son elementos utilizados en numerosas aplicaciones que precisan de una labor de lavado y mantenimiento en varias ocasiones. Además de las industrias químicas y de alimentación, ya descritas, también se utilizan en industrias del sector del automóvil, tintes y pinturas, o en la recogida y tratamiento de residuos sólidos urbanos (RSU). Las plantas de lavado permiten la limpieza de contenedores, palets, cajas, cisternas o bidones, con un consumo de energía térmica elevado, necesario para calentar el agua.

Situación global

En los últimos ha sido China el principal impulsor de los proyectos de energía térmica industrial, hasta el punto que actualmente su capacidad instalada supone el 58 % mundial. Europa, con un 18 %, es la segunda región donde esta tecnología está más implantada.

Sistemas solares a gran escala

La European Solar Thermal Industry Federation (ESTIF) considera que los campos solares a gran escala son aquellos que tienen una superficie solar total mayor que 500 m2 o una potencia nominal superior a 350 kWth.

Sistemas solares en procesos industriales

Los sistemas solares usados en procesos industriales en Europa están sobre todo instalados en países como Holanda, Turquía, Grecia o España.

La mayoría de los sistemas existentes están relacionados con procesos que trabajan a bajas temperaturas. Este es el motivo por el que los colectores más comunes son FPC (Flat plate collectors)  y ETC (Evacuated tube collectors).

Recientes desarrollos

Los desarrollos más importantes en los colectores solares y las innovaciones del futuro están enfocados a la reducción de costes y las mejoras en eficiencia energética.
  • Eficiencia del colector (Tº de trabajo): En orden de alcanzar una temperatura de trabajo mayor a la aplicada en procesos industriales y sistemas de refrigeración algunos desarrollos están centrados en los sistemas de concentración.
  • Eficiencia del colector: La mejora del ratio del rendimiento del colector se está alcanzando gracias a la reducción de pérdidas térmicas. Esta reducción permite mayores temperaturas de trabajo o mayor producción de energía en tiempo invernal con muy baja temperatura ambiente.
  • Reducción de costes de los colectores térmicos: Los departamentos de I+D de los fabricantes están trabajando en la reducción de costes usando polímeros, nuevos materiales absorbedores, estructuras de montaje, etc.

Integración de calor solar en procesos industriales

La integración del calor solar en procesos industriales es una operación compleja comparada con otros sistemas de suministro de calor convencional. La mejor integración de un proceso solar en un proceso industrial requiere tener en consideración todos los aspectos relacionados con la eficiencia energética y la recuperación de calor que puede llevar a mejoras técnicas, económicas y organizativas. La integración solar en los procesos industriales necesita poner atención a los potenciales de ahorro energético a través de una optimización tecnológica del proceso en sí mismo y una optimización del sistema.

En general, el sistema solar proporcionará solamente una parte de la demanda de energía de proceso total. Si bien los sistemas convencionales a menudo no ponen atención en el nivel de temperatura (y consecuentemente están sobredimensionados), la integración de los sistemas térmicos solares en el proceso implican tener cuidado en los niveles de temperatura de todo el sistema.

En la mayoría de las factorías, el sistema central de suministro de calor está trabajando en agua caliente o vapor a una presión que corresponde con la temperatura más alta necesaria entre los diferentes procesos. Los sistemas solares pueden acoplarse con los sistemas de suministro de calor tradicional para precalentamiento de agua (u otros fluidos) usados para procesos o para generación de vapor o por acoplamiento directo a un proceso individual trabajando a menores temperaturas que un sistema de vapor central.

La integración de calor térmico solar en los procesos industriales puede hacerse integrando el calor solar en los sistemas de calefacción existentes. Tal integración requiere que el colector solar opere a la misma temperatura que el sistema de calor existente, además es más fácil integrar la térmica solar en el proceso tanto en términos de instalación que en control, la eficiencia térmica será más baja, y el mejor medio de transferencia de calor será el agua.

Otra posibilidad de integrar el sistema solar en el sistema de calor convencional es integrarlo directamente en el proceso. Esto implica integrar otra transferencia de calor en el área de producción si la temperatura del sistema solar difiere de la temperatura entrando en el medio de calefacción. En esta configuración, la eficiencia del colector solar puede impulsarse cuando la temperatura del proceso se aproxima a la temperatura del colector solar.

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