Eficiència energètica i renovables a la industria del vi. Situació actual i perspectives
Joan Carles Bruno, Alberto Coronas Universitat Rovira i Virgili, Dept. d’Enginyeria Mecànica, CREVER – Grup de recerca en Enginyeria Tèrmica Aplicada, Tarragona, juancarlos.bruno@urv.cat
CONTINGUT 1 – INTRODUCCIÓ 2 – FLUXOS D’ENERGIA A LA INDÚSTRIA DEL VI 3 – ALGUNES INSTAL·LACIONS A CATALUNYA 4 – TECNOLOGIES § Energia solar Fotovoltaica i Tèrmica § Biomassa per a calor, Pirolisis i Gasificació § Biogas § Refrigeració amb Activació Tèrmica § Bombes de Calor § ORC – Producció d’electricidad amb calor residual § Transport de calor en xarxes de districte 5 – CONCLUSIONS
1 - INTRODUCCIÓ El canvi climàtic suposa nous reptes pel que fa a l’aprovisionament d’energia i reducció del nivell d’emissions que no són aliens al sector vitivinícola. Per tant, la indústria vitivinícola ha de fer també un esforç important en l’ús eficient de l’energia i la promoció del desenvolupament i l’adopció de tecnologies d'utilització de les energies renovables.
1 - INTRODUCCIÓ Segons l’estimació feta al Pla de l'Energia de Catalunya 2006-2015, el sector de la vinya representa el 10.9% del consum energètic directe total dels principals cultius a Catalunya, ocupant el tercer lloc per sota dels cereals i la fruita dolça.
En aquesta presentació es realitzarà un breu repàs de la situació actual i perspectives futures de les renovables i l’eficiència energètica al sector del vi.
2 - Flux d’energia en la cadena d’elaboració del vi
Teng Jia, Yanjun Dai, Ruzhu Wang Refining energy sources in winemaking industry by using solar energy as alternatives for fossil fuels: A review and perspective, Renewable and Sustainable Energy Reviews 88 (2018) 278–296
2 - Flux d’energia en la cadena d’elaboració del vi Auditoria energètica a 20 bodegues de Castilla-La Mancha, Galicia, Castilla y León, Aragón i Navarra (2007-11). Agrupades en funció de la producción final. Gran: més de 50.000 hectolitros de vi, Mitjana: entre 25.000 y 50.000 hectolitros, Petita: menys de 25.000 hectolitros de vino Consum anual d’electricitat
Manual de Ahorro y Eficiencia Energética del Sector. Bodegas. Available online: http://www.agroalimentarias.coop/ficheros/doc/03200.pdf
3 - Algunes Experiències a Catalunya (I): BODEGUES TORRES Biomassa de la vinya i forestal i Energia Solar Objectiu: disminuir el consum energètic i substituir progressivament l’energia d’origen fòssil per l’energia de fonts renovables a les bodegues que Torres té a Espanya, Xile i Califòrnia. A la bodega de Pacs del Penedès es disposa de 12.000 m2 de panells fotovoltaics, panells solars per a produir aigua calenta i una caldera de biomassa que s’alimenta de residus de poda i altra material propi i d’aprofitament forestal.
Nou vehícle per a visites a Pacs del Penedès, equipat amb plaques solars i motor elèctric.
3 - Algunes Experiències a Catalunya (II): BODEGA GRAMONA Energia solar PV Sistema solar fotovoltaic destinat a l’autoconsum elèctric per a assolir estalvis de fins a un 15%. Potencia instal·lada de 49 kW, 196 paneles de 250 Wp i 2 inversors.
Bomba de calor Geotèrmica
3 - Algunes Experiències a Catalunya (III): CAVES VILARNAU Biomassa La caldera de Caves Vilarnau (130 kW) cobreix actualment el 80% de la seva demanda tèrmica. La energia procedent de la combustió de la poda de les vinyes s’utilitza per produir aigua calenta (80ºC) per a: l’esterilització de materials i línies d’embotellament, neteja de filtres, barriques i al procés de vinificació; a més dels circuits de calefacció de les instal·lacions de la bodega.
Dins del mateix projecte que ha impulsat aquesta instal·lació (VinyesXcalor, LIFE+), s’ha construit una xarxa de calor al Penedès (Barri de La Girada) que per ara arriba a quatre edificis municipals i utilitza com a font d’energia restes de poda de la vinya en una caldera de 500 kW situada de forma annexa a l’edifici de l’Arxiu Comarcal de Vilafranca.
3 - Algunes Experiències a Catalunya (IV): Cades Penedès Biogas per a cogeneració i biomassa amb el residu del raïm Empresa que neix l´any 1972, de la unió de quatre petites empreses alcoholeres amb dos importants productors de vi.
500 kW de potencia eléctrica amb biogás procedent d’un equip de digestió anaeròbia de la matèria orgànica residual del procés productiu.
4 - TECNOLOGIES – ENERGIA SOLAR Classificació de tecnologies de captació d’energia solar (segons les aplicacions)
TECNOLOGIES – ENERGIA SOLAR La gran majoria d’instal·lacions solars al sector vitivinícola (SOLAR WINERIES) es troben a Estats Units (168) i a Europa (101), el 8% d’aquestes últimes a Espanya.
Smyth M., Solar photovoltaic installations in American and European winemaking facilities. J Clean Prod 2012;31:22–9.
4 - TECNOLOGIES – ENERGIA SOLAR “SOLAR WINERIES” a Europa.
Smyth M., Solar photovoltaic installations in American and European winemaking facilities. J Clean Prod 2012;31:22–9.
4 - TECNOLOGIES – ENERGIA SOLAR Exemples d’energia solar tèrmica
Smyth M, Russell J, Milanowski T., Solar energy in the winemaking industry. Springer Science & Business Media; 2011.
4 - TECNOLOGIES – BIOMASSA
4 - TECNOLOGIES – BIOMASSA PER A LA PRODUCCIÓ D’ELECTRICITAT PIROLISIS I GASIFICACIÓ DE BIOMASSA ENAMORA, Energía Natural de Mora, S.L. Mora la Nova (Tarragona). ü Tipus de biomassa: Closca d’ametlla i assaig d’altres tipus de biomassa ü Producció de gas: 2500 Nm3/h ü Consum de biomassa: 900 – 1,200 kg/h ü Potència eléctrica nominal: 750 kW ü Potència tèrmica nominal: 3500 kW MOVIALSA. Campo de Criptana (Ciudad Real). ü Tipus de biomassa: Residus agrícoles ü Consum de biomassa: 4000 kg/h (19600 kW) ü Potència eléctrica nominal: 5900 kW ü Potència tèrmica nominal: 6588 kW Projecte ECORKWASTE (Gestió integrada i sostenible dels residus de suro en la indústria del suro) LIFE14 ENV/ES/460: Gasificació de restes de la industria del suro
4 - TECNOLOGIES – BIOGAS SISTEMES BASATS EN BIOGAS Anaerobic Digestion Sewage Water Treatment Plants
BIOGAS
Agro-industry residues
Heat Trigeneration Electricity Electric Vehicles
CO2 Removal Synthetic Natural Gas (SNG) CNG Vehicles
NG Network
Cooling
Grid
SelfConsumption
Electricity Steam Reforming
Hydrogen
4 - TECNOLOGIES – REFRIGERACIÓ AMB ACTIVACIÓ TÈRMICA També és possible la producció de fred a diferents nivells de temperatura amb equips de refrigeració amb activació tèrmica. Diesel/Gas Engine Generator or Fuel Cell ＷＦＣ－ＳＣ (H)
Cooling Tower
Fan-coil Unit
Cooling Water
Cool air
Chilled-hot Water Heat Medium (Hot Water)
Fuel
Electric Power
Temp. de l’aigua freda: 7ºC (fan coils) 15 – 18ºC (sup. radiants) COP: 0.7 (refredadores de Simple Efecte) 1.1 – 1.3 (ref. de Doble Efecte)
4 - TECNOLOGIES – BOMBES DE CALOR
Les bombes de calor estan reconegudes com una tecnologia d’energia renovable segons la Renewable Energy Directive (Directive 2009/28/EC). 2013/114/EU: Commission Decision of 1 March 2013 establishing the guidelines for Member States on calculating renewable energy from heat pumps from different heat pump technologies pursuant to Article 5 of Directive 2009/28/EC of the European Parliament and of the Council (notified under document C(2013) 1082)
4 - TECNOLOGIES – BOMBES DE CALOR Producció simultània de calor i fred
4 - TECNOLOGIES – BOMBES DE CALOR Bombes de calor híbrides o Bombes de Calor de compressió/resorció 50ºC
Bombes de Calor amb CO2
90ºC
10ºC
40ºC
ü ü ü ü
Producció de calor a alta temperatura (90ºC o més) Millor eficiència que una bomba de calor convencional Capacitat per a produir fred i calor simultàniament Ús de refrigerants naturals
4 - TECNOLOGIES – BOMBES DE CALOR : Exemple d’aplicació Somerston Wine Co. de Napa Valley a Califòrnia. Opera amb un refrigerant natural, CO2, i és capaç de subministrar calor entre 65 i 90ºC, no requereix torres de refrigeració o pous geotèrmics, i proporciona aigua glicolada a baixa temperatura (per exemple, entre -9 i 32ºC).
Quan subministra simultàniament calor i fred, el COP s’aproxima a 8.0.
4 - TECNOLOGIES – CICLES RANKINE ORGÀNICS (ORC) Producció d’electricitat a partir de calor residual
Ampli rang d’equips disponibles des de MW fins a uns pocs kW de potència elèctrica.
4 - TECNOLOGIES – TRANSPORT DE CALOR PER A XARXES DE DISTRICTE Sistema convencional
Sistema basat en equips d’absorció
Exemple d’aplicació: § Calor residual disponible a 70ºC § Subministrament de calor als edificis a 40ºC § Transport de calor. 83 – 20ºC
5 - CONCLUSIONS
El sector del vi, degut a la seva importància, pot jugar un paper molt rellevant en quan a lideratge en la lluita contra el canvi climàtic mitjançant l’aplicació d’energies renovables i de mesures d’estalvi energètic. Les noves tecnologies més adaptades al sector no només es redueixen a nous avanços en sistemes de captació i ús de l’energia solar i la biomassa per a calefacció, que són les més implantades fins al moment sinó a noves tecnologies relacionades amb la bioenergia, producció de combustibles pel propi procés o per a mobilitat sostenible, bombes de calor de producció simultània de fred i calor, ORC i noves xarxes de districte més eficients.