La industria agroalimentaria es una de las de mayor volumen, actividad y consumo energético en el mundo. Debido a ello, buscar estrategias para reducir su uso de energías contaminantes es un objetivo de gran importancia ante la necesidad de que la civilización humana realice la transición energética hacia las energías limpias.
En el caso de la Unión Europea, la industria agroalimentaria emplea a 4,6 millones de personas, genera un volumen de negocio de 1,1 billones de euros y 229.000 millones de euros de valor añadido. En España, es la primera rama manufacturera del sector industrial. Tratándose de una de las mayores industrias manufactureras y consumidoras de energía, su papel es crucial en la transición de los combustibles fósiles a las fuentes renovables. Pero, ¿son viables los sistemas solares térmicos de baja temperatura (SST) en la industria agroalimentaria? ¿Podría su uso habitual suponer un espaldarazo al cumplimiento de los objetivos de descarbonización y reducción de las emisiones de dióxido de carbono?
Un equipo de investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en España ha tratado de dar respuesta a estas y otras preguntas y ha demostrado el potencial de este tipo de sistemas para lograr una industria más competitiva y eficiente, reduciendo la dependencia energética frente a terceros países.
“En la Unión Europea, la industria agroalimentaria ocupa el cuarto puesto en cuanto a consumo energético dentro del sector industrial. Una parte importante de este consumo se atribuye al calentamiento de agua para múltiples operaciones, como escaldar, ahumar, lavar, limpiar, etcétera. La mayor parte de este suministro energético sigue correspondiendo a combustibles fósiles, con una limitada implantación de sistemas solares térmicos”, explica Fernando R. Mazarrón, de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas y uno de los autores de este estudio.
Teniendo esto en cuenta, los investigadores analizaron la viabilidad de los sistemas solares térmicos en cerca de 1.300.000 casos relacionados con la industria agroalimentaria, considerando una amplia gama de patrones de consumo, variables económicas y ubicaciones.
Los resultados son alentadores: La energía media anual que se ahorra implementado este tipo de sistemas varía entre valores cercanos a 200 kWh/m2 de captador para patrones muy irregulares y 900 kWh/m2 para el patrón más regular, con picos que alcanzan los 1400 kWh/m2 en los escenarios más favorables. Esto se traduce en una capacidad media de reducción de emisiones que oscila entre 28-123 kg CO2eq/m2 para la electricidad y 58-255 kg CO2eq/m2 para el gasóleo, con picos de 400 kg CO2eq/m2 en los escenarios más favorables.
“La estacionalidad de la demanda, la frecuencia semanal del consumo y los precios de la energía son los factores que más influyen en la viabilidad de los sistemas solares térmicos. La uniformidad de la demanda diaria, la ubicación y el coste de la inversión también son factores determinantes”, explican los investigadores de la UPM.
Aunque una parte importante de la energía solar se capta sin concentración, para emplearse, por ejemplo, en generar electricidad, como el caso de este panel solar instalado en un tejado, también hay sistemas que concentran la radiación solar para generar un calor lo bastante intenso como para poder utilizarse en procesos que necesitan temperaturas altas.
A más demanda de energía, más rentabilidad
En este sentido, explican los investigadores, los patrones de consumo de un solo día a la semana hacen inviable los sistemas solares térmicos en la mayoría de escenarios analizados. Sin embargo, con solo tres días no consecutivos, la viabilidad aumenta significativamente y en industrias con demanda diaria se puede reducir más de un 30% el payback (frente a una demanda de lunes a viernes).
El tipo de consumo, en cuanto a horas de demanda también es importante a la hora de analizar la viabilidad de este tipo de sistemas. “La viabilidad y rentabilidad se ven penalizadas cuando la demanda se concentra en pocas horas. El payback en patrones con un pico de consumo a primera hora de la mañana puede duplicar al de un patrón uniforme”, asegura Mazarrón.
¿Cómo influye el precio de la energía en la rentabilidad de los sistemas solares térmicos? Los investigadores tienen la clave. Con precios bajos de la energía, como los de antes de 2021, los sistemas solares térmicos de baja temperatura solo serían viables en escenarios muy favorables que combinan factores como alta radiación, bajo coste de inversión, uniformidad de la demanda y/o alta frecuencia. Sin embargo, si los precios están próximos a los de los últimos dos años, el número de escenarios viables aumenta notablemente, con rentabilidades atractivas y ahorros energéticos significativos.
Para los investigadores, la importancia de este trabajo, recientemente publicado en la revista académica Results in Engineering, radica en que “buscando el escenario con las características más similares, es posible estimar la rentabilidad y el ahorro en el uso de sistemas solares térmicos en una industria determinada, así como las posibles variaciones al cambiar las variables asumidas”, algo de gran valor en un momento como el actual en que la reducción de las emisiones es clave en todos los sectores industriales. (Fuente: UPM)