Evaluación energética para integración de energía solar térmica en procesos de la industria láctea

Abstract

La tendencia creciente al uso de energías renovables, ha motivado la creación de diversas líneas de investigación, con el objetivo de estudiar potenciales usos y barreras asociadas a su implementación. De esta manera, se han logrado importantes avances en cuanto a su aplicabilidad, efectividad, eficiencia y factibilidad. A su vez, se identifica a la integración de energía solar térmica en procesos industriales (Solar Heat for Industrial Processes, SHIP) como una de las aplicaciones con mayor potencial para el uso de energía solar térmica. Estudios han permitido identificar ciertas industrias, y procesos, como potenciales candidatos para la integración de Sistemas Solares Térmicos (SST), en base a factores como distribución geográfica de plantas, condiciones meteorológicas, temperaturas de operación, entre otras características que puedan tener impactos en el desempeño energético de estos sistemas. Así, se identifica como candidato a la industria láctea, cuyos procesos térmicos suelen alcanzar temperaturas máximas del orden de los 130 °C. En el presente trabajo, se analizó la implementación de SHIP en la industria láctea chilena. El objetivo general corresponde a evaluar el potencial de integración asociado al proceso de esterilización Ultra High Temperature (UHT). Este, se caracteriza por ser uno de los procesos más demandantes, energéticamente, al interior de una planta procesadora de lácteos, definiendo las condiciones de operación de los sistemas de generación de vapor. Así, es posible determinar líneas base para establecer esquemas de integración y el diseño de SST. Particularmente, se estudió el efecto de introducir energía solar para apoyar la generación de vapor, en plantas de productos lácteos, en términos de su impacto energético, económico y ambiental. También, se analizó el efecto de la selección de las principales variables de diseño en el comportamiento transiente de sistema solar, y de su desempeño anual. Las herramientas utilizadas fueron el software TRNSYS, para evaluación del comportamiento anual de los sistemas solares térmicos considerados, y el entorno de programación Python para postprocesamiento de resultados. Como principales conclusiones del estudio, se tiene que la implementación de SST permite lograr costos competitivos para la energía térmica generada, mientras se mantenga un costo específico suficientemente bajo, del orden de 150 a 280 USD/m2, según la tecnología solar utilizada. Otra alternativa, para escenarios de costos más elevados, es exigir una rentabilidad menor para los proyectos. Con tasas de hasta el 7% se logra, en general, rentabilidad para proyectos con tecnologías FPC y Fresnel.