Il solare per la produzione di birra su piccola scala

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I ricercatori dell’Associazione andalusa per la ricerca e la cooperazione industriale (AICIA) spagnola hanno studiato il potenziale utilizzo dell’energia fotovoltaica-termica (PVT) per la produzione di birra. In particolare, hanno esaminato l’utilizzo di sistemi fotovoltaici nei microbirrifici, definiti come quelli con una produzione annua inferiore a 5.000 ettolitri (hl).

“Un sistema PVT ha il potenziale per preriscaldare l’acqua di fermentazione e generare elettricità”, hanno spiegato i ricercatori. “Dato il requisito del processo di fermentazione di calore e freddo a bassa temperatura, un sistema multigenerazionale assistito dall’energia solare si dimostra adatto. I microbirrifici in genere non dispongono di caldaie a vapore, spesso affidandosi a bruciatori a gas o resistenze elettriche per la fornitura di calore. Inoltre, piccoli refrigeratori a compressione di vapore sono comuni per la produzione a freddo”.

Per la loro indagine, il ricercatore ha costruito simulazioni computazionali utilizzando il software TRNSYS, utilizzando profili di carico di calore e freddo reali da un microbirrificio spagnolo situato a Jerez de la Frontera, nella Spagna meridionale. Si presume che il birrificio sia in grado di produrre 650 l di birra in lotti tre volte alla settimana, per una produzione annuale totale di circa 1.000 hl.

“I principali componenti energetici del birrificio includono resistenze di riscaldamento (2 x 10 kW); un refrigeratore aria-acqua da 7,5 kW, un serbatoio di acqua refrigerata da 1,3 m3; e una pompa di calore-condizionatore d’aria (ACHP), 3,5/3,2 kW (caldo/freddo)”, hanno specificato gli scienziati.

Per gestire i carichi elettrici e termici, sono stati creati diversi scenari. Innanzitutto, la simulazione è stata eseguita con pannelli diversi. Sono stati utilizzati moduli fotovoltaici da 350 W, pannelli PVT non vetrati da 390 W o moduli PVT vetrati da 260 W. Per ognuno di essi, sono state considerate tre dimensioni di sistema: 3,9 kW, 10 kW e 15 kW. Sono stati testati rispetto alle condizioni climatiche di Malaga e Madrid, Spagna, e Stoccarda, Germania, insieme alle metriche economiche pertinenti.

“Inoltre, sono state analizzate due configurazioni dell’accumulo PVT-plus-thermal”, hanno aggiunto gli accademici. “La prima considera che il serbatoio di accumulo abbia una serpentina interna dove scorre il fluido da/verso il campo solare. Il fluido di lavoro nel serbatoio di accumulo è acqua trattata, poiché è un ingrediente della birra, alla temperatura della rete elettrica. La seconda configurazione considera che il fluido di lavoro nel serbatoio sia lo stesso di quello del circuito solare (acqua), e attraverso la serpentina interna scorre l’acqua trattata che viene poi utilizzata nel processo”.

La simulazione ha mostrato che il sistema PV-only potrebbe coprire tra il 6,9% e il 28,2% della produzione di elettricità nell’impianto da 4 kW di Stoccarda e il 28,2% nel microbirrificio da 15 kW di Malaga. Con i sistemi PVT, l’intervallo era dal 12,4% al 27,1% a Malaga, dal 10,4% al 23,9% a Madrid e dal 5,8% al 16,9% a Stoccarda.

“Considerando solo il contributo termico dei sistemi PVT per la domanda di calore nella fase di pre-ebollizione, tra il 12% e il 47,6% può essere coperto con il PVT a Malaga, tra l’11,3% e il 42,4% a Madrid e tra il 4,9% e il 27,6% a Stoccarda”, hanno aggiunto gli scienziati.

“Il periodo di ammortamento per tutti i sistemi FV, indipendentemente dalla posizione, è di circa 4-6 anni”, hanno concluso. “In questo studio, nonostante la Spagna abbia una maggiore radiazione solare, il costo dell’energia convenzionale è inferiore rispetto alla Germania, compensando l’analisi economica. Il periodo di ammortamento per i sistemi FVT varia da 13 a oltre 25 anni”.

I loro risultati sono stati presentati in ” PVT potential for a small-scale brewing process: A case study “, pubblicato in Thermal Science and Engineering Progress . Gli scienziati dell’Associazione andalusa per la ricerca e la cooperazione industriale (AICIA) della Spagna e dell’Università di Siviglia hanno condotto la ricerca.

Lo stesso gruppo di ricerca ha recentemente esplorato l’uso dell’energia solare per migliorare l’efficienza energetica in due microbirrifici in Andalusia, Spagna. La loro analisi tecnico-economica ha mostrato che l’energia solare potrebbe aiutare a ridurre il costo livellato di calore e freddo (LCOH) di un microbirrificio in Spagna fino al 29,7%, variando da € 0,285/kWh a € 0,332/kWh.

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