Temperatura superfresca para procesos industriales con calor solar
Los sistemas de energía solar concentrada (ESC) concentran, literalmente, la luz del sol sobre un receptor, donde la energía recogida del sol se convierte en calor. Entre las tecnologías de ESC, HyCool desarrolla su concepto sobre la base de un sistema Fresnel lineal económico y fácil de instalar. Mediante un gran número de espejos simples colocados en filas paralelas, se imita una gran lente de Fresnel para maximizar la captación de energía.
Un híbrido: la bomba con sinergia
El objetivo principal del proyecto HyCool, financiado con fondos europeos, es aumentar el uso del calor solar en procesos industriales. Según explica Silvia Jané, coordinadora del proyecto HyCool: «Hemos desarrollado un nuevo sistema de colectores térmicos solares para ESC de tipo Fresnel (ESCF) con bombas de calor híbridas (BCH) hechas a medida». «La combinación “dos en uno” de bombas de calor basadas en absorción y en compresor da como resultado un intervalo de temperaturas más amplio que permite obtener calentamiento y refrigeración de uso industrial alimentados por el sol», indica Jané. Aumentar la flexibilidad de la configuración del sistema tiene como finalidad ampliar el intervalo de aplicación del calor solar en procesos industriales con temperaturas que van de 5 °C a 240 °C. «Mediante la incorporación de una amplia gama de configuraciones de diseño y funcionamiento, hemos aumentado la cantidad de casos de uso para el calor solar en entornos industriales», destaca Jané. El sistema propuesto mejora las tecnologías de adsorción para la generación de frío, combinada con un tamaño más compacto y características de tipo conectar y usar. Esto también permite integrar estos sistemas perfectamente con otras fuentes convencionales, como la energía eléctrica, lo cual aumenta las posibilidades de uso del calor solar en procesos industriales. Además, cuando las BCH desarrolladas in HyCool se impulsan con calor solar o calor residual y se integran en procesos térmicos industriales reales, pueden lograr el doble del coeficiente de rendimiento de las bombas de calor convencionales y mejorar todavía más la eficiencia global de los procesos. La optimización de los componentes y el diseño final de las BCH solares modulares a escala real y su fabricación y puesta en servicio se han completado. También se ha desarrollado un protocolo de caracterización de las propiedades de los distintos materiales absorbentes, como la difusividad térmica, la capacidad térmica, el comportamiento de absorción, las propiedades de transporte de vapor y el calor de adsorción a distintas temperaturas y presiones, que servirá para realizar una amplia campaña de prueba de materiales con el fin de seleccionar el mejor candidato para aplicaciones en casos reales.
Ganadores energéticos en el sector industrial y energético
«El desafío más importante al que se enfrentó el proyecto HyCool fue obtener una configuración válida para los dos pilotos basados en el primer diseño de bomba de calor modular y el esquema hidráulico, así como las especificaciones de cada centro de demostración», comenta Jané. Ahora ya se ha completado este paso esencial y el trabajo sobre el terreno ha permitido mostrar los perfiles energéticos al completo. En el lugar de producción del socio del consorcio, la empresa de aromas y fragancias Givaudan, situado en España, se ha aplicado el concepto de HyCool a varios procesos con necesidades de enfriamiento o calentamiento. La instalación de frío actual de Givaudan utiliza un refrigerador de agua glicolada para mantener el agua que se introduce en el anillo líquido de las bombas de vacío a 7 °C, con una demanda térmica de 125,5 kW. «En los casos de uso estudiados, el consumo eléctrico del refrigerador de compresión se reducirá en un 29 % (primavera) y un 44 % (verano) respectivamente, con la tecnología de HyCool», explica Jané. Esta ganancia de eficiencia es todavía mayor si se compara con sistemas de refrigeración habituales. Otro prototipo aplica el concepto de HyCool a pequeñas industrias especializadas de alimentación que necesitan refrigeración para sus procesos y se probará en Bo de Debò S.L. en España. En este caso, la instalación de frío industrial es necesaria para la preparación de platos precocinados y se utiliza en distintas configuraciones: el área de preparación de alimentos, a 6-8 °C y el área de entregas, que se debe mantener a 10-12 °C. Se espera que HyCool marque una gran diferencia en el uso del calor solar en la industria europea, al igual que el proyecto SHIP2FAIR, financiado con fondos europeos, esencialmente un proyecto gemelo de HyCool que finalizará en marzo de 2022. Sus desarrollos se centran específicamente en las necesidades de calentamiento de la industria agrícola y alimentaria y se están demostrando y validando en distintos procesos que incluyen la destilación de licores (Martini & Rossi), el procesamiento cárnico (Larnaudie), la ebullición de azúcar (Grupo RAR) y la fermentación y estabilización de vino (RODA). Su objetivo es suministrar el 40 % de la demanda de calor mediante energía solar.
Palabras clave
HyCool, calor solar, procesos industriales, refrigeración, ESC, calentamiento, energía solar concentrada, bomba de calor híbrida
