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Poligeneración solar en la industria del vino: aplicaciones en calor de procesos y refrigeración para reducción de huella de carbono
Datos Empresa: Sociedad Vinícola Miguel Torres Fuente energético: Consumo Electricidad Consumo Combustible Consumo Frio Consumo Calor Realizado por: Universidad Católica

Área de intervención: Procesos de fermentación y vinificación Precio de energía:

Rubros: Mejoras aplicadas:


Diagnóstico inicial:

La producción de vino en Chile ha aumentado significativamente durante la última década. El precio promedio del litro de vino en Chile ha aumentado sobre un 10%, principalmente debido al aumento de la producción de vinos Premium. No obstante, el aumento en la cotización del vino chileno no se ha traducido en un aumento efectivo en la renta de las empresas vinícolas. Un mayor grado de independencia energética permitiría a la industria del vino reducir el riesgo asociado a disrupciones en el suministro de energía, reduciendo a su vez el riesgo de alteraciones en la calidad de sus productos.

En este contexto, la introducción de Energías Renovables mejoraría la competitividad de la industria vitivinícola en mercados internacionales de elite. Actualmente, diversos países productores de vino utilizan normas sobre la Huella de Carbono asociada a cada producto. Esta situación constituye una fuerte amenaza para la industria vitivinícola chilena, que requerirá integrar sistemas que reduzcan las emisiones de CO2 asociadas a sus procesos y agreguen valor al vino, aumentando su competitividad en mercados internacionales. La refrigeración representa el principal consumo eléctrico en el proceso de fabricación de vino y, dadas las características de la matriz eléctrica de Chile, ese consumo es asociado a elevadas emisiones de CO2. Por lo tanto, la introducción de tecnologías que utilicen fuentes renovables de energía, permitiría reducir sustancialmente dichas emisiones.

Solución:

La solución propuesta consiste en la integración de 3 sistemas independientes: Campo Solar, Equipo de Absorción y Caldera de Biomasa.
Las máquinas de absorción presentan un sistema de funcionamiento muy semejante al de un refrigerador o al de una bomba de calor. Fundamentalmente lo que se hace en las máquinas de absorción es sustituir el compresor mecánico por un sistema térmico de evaporación y absorción. La tecnología de absorción permite aprovechar el calor de un fluido a una temperatura entre 75 y 105° C para generar frío. Estos equipos presentan un COP (coeficiente de performance) cercano a 1, pero su comportamiento se encuentra muy ligado a la temperatura encontrándose en el máximo cuanto mayor es la temperatura de entrada del fluido caliente. Así, se propone acoplar esta máquina a un campo de colectores solares el que suministrará agua a la temperatura señalada anteriormente.

No obstante, el funcionamiento de los colectores solares, depende de la radiación solar, por lo que no pueden asegurar un abastecimiento constante de agua caliente a la temperatura demandada por la máquina de absorción, en períodos de baja insolación. Por tanto, para garantizar el suministro de frío se debe instalar un equipo de apoyo que permita suministrar a la máquina de absorción una entrada constante de fluido caliente a la temperatura requerida para el accionamiento de la misma.

De esta forma, se propone acoplar también una caldera de biomasa como equipo de apoyo. Actualmente, la Viña Miguel Torres cuenta con una caldera de este tipo, que utiliza como combustible principal bloques de aserrín. Con el objetivo de utilizar la biomasa producida en la viña durante las acciones de poda y los propios desechos de la producción de vino, se plantea la incorporación de un secador solar de biomasa, para que estos desechos puedan ser aprovechados en la caldera. La demanda de frío en una planta de vinificación ocurre en el proceso de fermentación y en la climatización de bodegas, pero esta demanda es estacional, concentrándose las mayores demandas en los meses de verano. En los meses de invierno al contrario, la planta de vinificación demanda calor para procesos de esterilización y desinfección, por lo tanto, a pesar de no necesitar la operación de la máquina de absorción, los paneles solares y la caldera de biomasa combinados pueden suministrar completamente esas demandas de calor.

Así, la integración de todos los sistemas mencionados anteriormente, permitiría asegurar el funcionamiento del sistema de refrigeración aun en períodos de baja disponibilidad de radiación solar. Además, permitiría asegurar el suministro de calor en los meses de invierno. Sin embargo, para el correcto funcionamiento del sistema es necesario el desarrollo de una estrategia de control, que garantice que la introducción de esta tecnología no tendrá ningún efecto sobre el proceso de vinificación ni sobre la calidad del vino. Considerando todos los argumentos anteriores, la tecnología podría tener incluso otros usos alternativos dentro de las viñas, tales como podría ser en producción de agua caliente para servicios del personal, climatización de bodegas u otros. De esta forma, la implementación de este sistema podría resultar en ahorros significativos en términos de energía eléctrica además de una substancial reducción de las emisiones de CO2 asociadas al proceso de vinificación, cercanas al 50%.

Resultados y Conclusiones:

Se desarrolló un sistema de suministro combinado de calor y frio.

Funcionamiento en modo automático
- Requiere de monitoreo constante
- Estacionalidad y desbalances en la demanda
- Problemas de integración
- Sistema de control industrial sin un lógica programable

El beneficio económico puede alcanzar al 10% anual de ahorro en:
- Electricidad
- Combustible

Retorno de la inversión 7 años o menor

Mejores resultados cuando la biomasa de la propia viña es utilizada

Resultados económicos son interesantes
- Retorno de la inversión apropiado para proyectos energéticos
- Oportunidad para ESCOs

Elevado potencial para integrar biomasa u otras fuentes térmicas

Se hace necesario implementar medidas de eficiencia energética para reducir el consumo


  • Inversión (aprox.):
  • Ahorro económico por año:
  • Años de amortización (aprox.): 7 años (o menor)
  • Consumo energético del proceso / equipo antes y después del recambio: /
  • Ahorro energético por año:
  • Financiamiento: FIA

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El Proyecto Smart Energy Concepts es una iniciativa de CAMCHAL, la Cámara Chileno Alemana de Comercio e Industria, ejecutada en colaboración con AChEE, la Agencia Chilena de Eficiencia Energética y financiado por el Ministerio del Medio Ambiente Alemán a través de la Iniciativa Internacional de protección del Clima.

 

 

 

 

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