Pesquisadores da Associação Andaluza de Pesquisa e Cooperação Industrial (AICIA) da Espanha investigaram o uso potencial de energia fotovoltaica-térmica (PVT) para a fabricação de cerveja. Especificamente, eles analisaram o uso de sistemas fotovoltaicos em microcervejarias, definidas como aquelas com uma produção anual abaixo de 5 mil hectolitros (hl).
“Um sistema PVT tem o potencial de pré-aquecer a água da cerveja e gerar eletricidade”, explicaram os pesquisadores. “Dada a necessidade do processo de fabricação de cerveja para calor e frio de baixa temperatura, um sistema de multigeração assistido por energia solar prova ser adequado. As microcervejarias normalmente não possuem caldeiras a vapor, muitas vezes contando com queimadores a gás ou resistores elétricos para fornecimento de calor. Além disso, pequenos resfriadores de compressão de vapor são comuns para a produção a frio”.
Durante o estudo, o pesquisador construiu simulações computacionais usando o software TRNSYS, utilizando perfis reais de carga de calor e frio de uma microcervejaria espanhola localizada em Jerez de la Frontera, sul da Espanha. Presume-se que a cervejaria seja capaz de produzir 650 l de cerveja em lotes três vezes por semana, totalizando uma produção anual de cerca de mil hl.
“Os principais componentes relacionados à energia da cervejaria incluem resistores de calor (2 x 10 kW); um resfriador ar-água de 7,5 kW, um tanque de água gelada de 1,3 m3; e uma bomba de calor de ar condicionado (ACHP), 3,5/3,2 kW (calor/frio) “, especificaram os cientistas.
Para lidar com as cargas elétricas e de calor, vários cenários foram criados. Primeiramente, a simulação foi executada com diferentes painéis. Ele usava módulos fotovoltaicos de 350 W, painéis PVT não envidraçados de 390 W ou módulos PVT envidraçados de 260 W. Para cada um deles, foram considerados três tamanhos de sistema – 3,9 kW, 10 kW e 15 kW. Eles foram testados contra as condições climáticas de Málaga e Madri, Espanha, e Stuttgart, Alemanha, juntamente com as métricas econômicas relevantes.
“Além disso, duas configurações do PVT mais armazenamento térmico foram analisadas”, acrescentaram os acadêmicos. “O primeiro considera que o tanque de armazenamento possui uma bobina interna por onde flui o fluido de/para o campo solar. O fluido de trabalho no tanque de armazenamento é água tratada, um ingrediente da cerveja, à temperatura da rede elétrica. A segunda configuração considera que o fluido de trabalho no tanque é o mesmo do circuito solar (água)e que, por meio da serpentina interna, flui a água tratada que posteriormente são utilizadas no processo”.
A simulação mostrou que o sistema fotovoltaico poderia cobrir entre 6,9% e 28,2% da produção de eletricidade na fábrica de 4 kW de Stuttgart e 28,2% na microcervejaria de 15 kW de Málaga. Com os sistemas PVT, a variação foi de 12,4% a 27,1% em Málaga, 10,4% a 23,9% em Madri e 5,8% a 16,9% em Stuttgart.
“Ao considerar apenas a contribuição térmica dos sistemas PVT para a demanda de calor do estágio de pré-ebulição, entre 12% a 47,6% podem ser cobertos com o PVT em Málaga, entre 11,3% e 42,4% em Madri e entre 4,9% e 27,6% em Stuttgart”, acrescentaram os cientistas.
“O período de retorno para todos os sistemas fotovoltaicos, independentemente da localização, é de cerca de quatro a seis anos”, concluíram. “Neste estudo, apesar de Espanha ter uma radiação solar mais elevada, o custo da energia convencional ser mais baixo do que na Alemanha compensa a análise económica. O período de retorno dos sistemas PVT varia de 13 a mais de 25 anos”.
Suas descobertas foram apresentadas em “PVT potential for a small-scale brewing process: A case study“, publicado na Thermal Science and Engineering Progress. Cientistas da Associação Andaluza de Pesquisa e Cooperação Industrial (AICIA) e da Universidade de Sevilha, ambas na Espanha, conduziram a pesquisa.
O mesmo grupo de pesquisa explorou recentemente o uso de energia solar para aumentar a eficiência energética em duas microcervejarias na Andaluzia, Espanha. Sua análise técnico-econômica mostrou que a energia solar poderia ajudar a reduzir o custo nivelado de calor e frio (LCOH) de uma microcervejaria na Espanha em até 29,7%, variando de € 0,285/kWh a € 0,332/kWh.
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