Presentación porciFORUM 2023 – Andrea Costantino

Eficiencia energética en explotaciones porcinas

¿Qué hay más allá de las energías renovables?

Andrea Costantino Investigadorpostdoctoral,DipartimentoEnergia –PolitecnicodiTorino

Energía = recurso valioso

Ahorro energético

Eficiencia energética: ¿qué es?

Una disminución de los consumos energéticos asociados a un proceso o servicio que no afecta al mismo desde un punto de vista cuantitativo y cualitativo.

Eficiencia energética en explotaciones porcinas

Misma cantidad de producto Misma calidad del producto Mismo bienestar animal

Menores consumos energéticos

Medidas de eficiencia energética

Se pueden aplicar a:

Nivel de demanda energética

Nivel de conversión energética

Nivel de suministro energético

Fuente: adaptación sobre Costantino et al. (2022a)

Fuente: adaptación sobre Costantino et al. (2022a)

Fuente: adaptación sobre Costantino et al. (2022a)

Fuente: adaptación sobre Costantino et al. (2022a)

Medidas de eficiencia energética

Nivel de demanda energética

»Aislamiento térmico de la envolvente

»Recuperación del calor de ventilación

»Uso de las tecnologías para la ganadería de precisión

Ø Reduce las pérdidas térmicas por transmisión

Ø Se evalúa a través de la transmitancia

térmica (U)

U = 0.3 – 0.4 W/(m2K) maternidad y destete

U = 0.5 – 0.9 W/(m2K) engorde

Ø Puede causar problemas de sobrecalentamiento en verano Fuente:

Recuperación de calor de ventilación

Ø Salas de parto

Ø Salas de destete

En granjas aisladas térmicamente!

Fuente: ASHRAE (2019)

representa entre el 70 % y el 90 % de las principalmente en :

Recuperación de calor de ventilación

Recuperación de calor de ventilación

Ø Intercambio de energía, no materia

Ø Eficiencia puede alcanzar el 80%

Ø Necesidad de manutención constante

Considerando el 60% de eficiencia de recuperación de calor

Recuperación de calor de ventilación

Qué evaluar:

Ø Tipo de granja

Ø Aislamiento granja

Ø Condiciones climáticas exteriores

Ø Periodo de recuperación económica

Uso de las tecnologías para la ganadería de precisión

Actualmente, el control climático se basa en indicaciones prestablecidas.

Podemos mejorarlo

ØTecnologías para la ganadería de precisión

ØInteligencia artificial

Uso de las tecnologías para la ganadería de precisión

Adquisición de parámetros fisiológicos, comportamentales y ambientales

Creación de modelos de bienestar a través de algoritmos de aprendizaje automático

Control del clima basado en las reales necesidades de los cerdos

Medidas de eficiencia energética

Nivel de conversión energética

»Motores eléctricos eficientes

»Fuentes luminosas eficientes

El problema de la conversión energética

Motores eléctricos eficientes

Convierten energía eléctrica en energía mecánica, con diferentes perdidas energéticas.

Dos medidas principales:

Ø Uso de motores energéticamente eficientes

Ø Correcto diseño de los motores

Clasificación

Uso de motores energéticamente eficientes. IE4 IE3 IE2 IE1

Eficiencia super premium Eficiencia premium Elevada eficiencia Eficiencia standard

Correcto diseño de los motores

Correcto

diseño de los motores: evitar el sobredimensionado!

Eficiencia constante

Fuentes luminosas eficientes

Convierten energía eléctrica en energía lumínica. Parte de la energía eléctrica es convertida en calor.

Créditos fotos: Agriculture and Horticulture Development Board (2019)

Fuentes luminosas eficientes

Fuente: ASABE, (2014)

IRC: Índice de Reproducción Cromática

Fuente: elaboración sobre ASABE (2014)

Medidas de eficiencia energética

Nivel de suministro energético

»Uso de tecnologías renovables

Bombas de calor

Las bombas de calor son maquinas térmicas que transfieren calor de un sumidero de calor a una fuente de calor usando trabajo mecánico.

Bombas de calor

Geotérmica Aerotérmica

Hidrotérmica

Bombas de calor

Aplicación experimental:

Ø Combinación con unidad de tratamiento aire

Ø Sala de lechones (43 m2, 100 lechones)

Ø Norte de Italia

Ø Análisis durante un mes invernal

Fuente: Alberti et al. (2018); Costantino et al. (2023)

Inputs

Modelos de simulación energética

Fuente: Costantino et al. (2022b)

Outputs

-Condiciones ambientales internas

-Estrés térmico

-Consumos energéticos

-Emisiones de CO2 -eq

-Costes operativos

Modelos de simulación energética

Potencialidades de los modelos: análisis en escenarios climáticos

ØIT: Italia (Bolonia)

ØES: España (Barcelona)

ØDE: Alemania (Bremen)

Invierno

Fuente: Costantino et al. (2022b)

-Granja de engorde

-Ventilada mecánicamente

-No aislada térmicamente

Modelos de simulación energética Análisis de las condiciones interiores.

Fuente: Costantino et al. (2022b)

Modelos de simulación energética

Modelos de simulación energética

…y el futuro?

¿Que esperarnos?

Tecnologías nuevas y más eficientes Inteligencia artificial y ganadería de precisión Importantes cambios normativos

La normativa energética del futuro

Niveles mínimos de prestación energética

Producción de renovables

Certificación energética

Una certificación energética para explotaciones porcinas?

ØPresente en muchos sectores

ØEvaluación en condiciones standard

ØComparación entre diferentes soluciones

ØEtiqueta energética

ØSistemas de incentivos

Referencias

• Alberti, L., Antelmi, M., Angelotti, A., & Formentin, G. (2018). Geothermal heat pumps for sustainable farm climatization and field irrigation. Agricultural Water Management, 195, 187–299.

• ASABE (2014) ASAE EP344.4 JAN2014 – lighting systems for agricultural facilities.

• ASHRAE (2019) 2019 ASHRAE Handbook Heating, Ventilating, and Air-Conditioning Applications, SI Edition. ASHRAE, Atlanta.

• Costantino A., Calvet S., Fabrizio E. (2023). “The Use of Renewable Energy Sources as a Driver to Reduce the Carbon Footprint of the Livestock Sector”, in: Technology for Environmentally Friendly Livestock Production. Springer.

Referencias

• Costantino A., Calvet S., Fabrizio E. (2022)a. “Energy Efficient Livestock Housing”, in: Encyclopedia of Smart Agriculture Technologies. Springer.

• Costantino A,, Comba L., Cornale P., Fabrizio E. (2022)b, Energy impact of climate control in pig farming: Dynamic simulation and experimental validation, Applied Energy309:118457.

• Costantino A., Fabrizio E. (2020). “Building Design for Energy Efficient Livestock Housing”, in: Introduction to Biosystems Engineering. ASABE & Virginia Tech Publishing.

Iconos: Freepik, Smashicon, and Eucalyp (Flaticon.com)

Créditos

• https://www.ase.org/sites/ase.org/files/styles/featured_blog/public/o il_crisis1.gif?itok=7d-dhcgH

• https://imagenes.lainformacion.com/files/image_606_387/uploads/i magenes/2013/10/06/crisis-oil-1973.jpg

• Agriculture and Horticulture Development Board (2019), Lighting in pig buildings: In practice.

• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/85/Light-bulb1.jpg

• https://www.bailey.nl/media/products/HPSL40400T-04.jpg

• https://img.joomcdn.net/bf3590c3bf6053494b41ac31f1dd2d6b16c 04989_1024_1024.jpeg

• https://www.arcadiabird.com/wp-content/uploads/2020/01/t8lamps-1.png

• https://www.vecteezy.com/vector-art/99723-heat-pump-system