APLICACIONES DE LA ENERGIA SOLAR EN LA BODEGA. S. Guardiola 1; E. Montins.2 1 Facultat d’Enologia. Universitat Rovira i Virgili. 2 Elektrosol S.L.

El cultivo de la viña y las bodegas de vinificación constituyen uno de los sectores más significativos de la producción agraria y las industrias agroalimentarias de Catalunya y numerosas regiones de España.

Al ser una actividad que se desarrolla en un entorno natural y condicionado al respeto al medio ambiente en que se desenvuelve, de be contemplar la protección ambiental como un elemento básico de la gestión del proceso de elaboración. Este concepto engloba los medios necesarios para la obtención de productos de calidad compatible con un adecuado uso de los recursos naturales y la disminución de la generación de residuos sólidos, líquidos y emisiones gaseosas.

En un contexto general donde las preocupaciones por el respeto al medio ambiente es cada vez más significativa, dos elementos determinantes en un proceso productivo sostenible son la eficiencia energética (EE) y la disminución de la emisión de Gases Efecto Invernadero (GEI).

Se entiende como eficiencia energética, el conjunto de acciones que permiten optimizar la relación entre la cantidad de energía consumida y los productos y servicios finales obtenidos. Esto se puede lograr a través de la implementación de diversas medidas e inversión tecnológica de gestión y acompañada de buenas prácticas de trabajo en la empresa, así como la diversificación de los suministros energéticos.

La producción de energía conlleva inevitablemente, emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Es por ello que la disminución del consumo de energía, por medio de la EE, se traduce en una disminución de emisiones GEI. Esta disminución también es buena para mantener y mejorar la competitividad de la empresa y reducir sus costos. El Sector vinícola es intensivo en el uso de la energía como se explica luego analizando las etapas del proceso de producción.

Estos planteamientos en el tema energético en las bodegas abre la opción al uso de energías limpias y a obtener en base a energías alternativas o eficiencia energética una disminución del uso de la energía convencional.

Por estos motivos es importante mejorar la gestión energética en la producción de vino. Por tanto hay que optimizar los procesos y hacer más eficiente el uso de los recursos, controlar los consumos energéticos y limitar las emisiones de CO2 , aumentando la productividad y la mejora de la imagen de cara a los consumidores como empresa sostenible y que respeta el medioambiente.

Se revisa de forma esquemática los consumos energéticos en un proceso de producción de diferentes vinos.

En los vinos blancos como puede apreciarse se identifican seis etapas importantes en materia de consumo energético, destacando como más importantes los requerimientos para refrigeración de mostos o vinos.

Etapas de mayor intensidad energética Etapas del proceso de producción

RECEPCIÓN – ESTRUJADO – SELECCIÓNMOTORES BOMBEO

REFERIGERACIÓN

BOMBEO

DESFANGADO ESTÁTICO

MOSTO

MACERACIÓN EN FRIO

ESCURRIDO Y PRENSADO

REFRIGERACIÓN

AIRE COMPRIMIDO BOMBEO Y MOTORES

ILUMINACIÓN

FERMENTACIÓN EN BARRICAS

FERMENTACIÓN EN DEPÓSITOS

DESCUBE DESCUBE

CLARIFICACIÓN, MOVIMIENTOS, FILTRACIÓN Y ESTABILIZACIÓN.

ENVASADO

BLANCO TERMINADO CON BARRICA

BANCO TERMINADO SIN BARRICA

REFRIGERACIÓN (DEPOSITO) O CLIMATIZACIÓN (BARRICAS)

BOMBEO

ILUMINACIÓN

REFRIGERACIÓN CLIMATIZACIÓN (BARRICA)

BOMBEO ILUMINACIÓN

MOTORES. AIRE COMPRIMIDO

CALDERA ILUMINACIÓN

DEPÓSITO

Consumo energético en un proceso fijo de elaboración de vinos tintos.

Al igual que en el caso de vino blanco en el proceso de elaboración de vino tinto, se identifican seis etapas, importantes en términos de consumo energético, destacándose en la etapa del proceso el uso de refrigeración y la necesidad de grupos reversibles que aporten calor.

Etapas de mayor intensidad energética Etapas del proceso de producción.

RECEPCIÓN – ESTRUJADO – SELECCIÓN

MOTORES BOMBEO

CALDERA

O GRUPO REVERSIBLE

Vino Terminado.

FERMENTACIÓN MALOLACTICA

MACERACIÓN EN FRIO Y FERMENTACIÓN

DESCUBE Y PRENSADO

REFRIGERACIÓN

AIRE COMPRIMIDO BOMBEO Y MOTORES

ILUMINACIÓN

BARRICAS

CRIANZA GUARDA

CLARIFICACIÓN, FILTRADOS Y ESTABILIZACIÓN.

ENVASADO

TINTO TERMINADO CON BARRICA

TINTO TERMINADO SIN BARRICA

REFRIGERACIÓN (DEPÓSITO) O CLIMATIZACIÓN (BARRICAS)

BOMBEO

REFRIGERACIÓN CLIMATIZACIÓN

(BARRICA) BOMBEO

MOTORES. AIRE COMPRIMIDO

CALDERA ILUMINACIÓN

Oportunidades de eficiencia energética. Se refleja a continuación diversas opciones para mejorar la gestión energética en la producción de vino y por tanto disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero en la bodega.

En los siguientes esquemas describen las alternativas, opciones o técnicas que permiten reducir el consumo eléctrico en las diferentes etapas del proceso productivo.

Alternativa en el gasto de refrigeración.

Alternativa en el sistema de calefacción.

Alternativa en el sistema de bombeo.

Alternativas en el sistema eléctrico y en la iluminación.

En el gasto de refrigeración:

Aislamiento de la edificación. (Para depósitos sin aislamiento térmico, esta medida puede significar ahorros del 5 al 10% de la energía utilizada en refrigeración)

Electrodiálisis:(Comparado con cubas sin aislamiento, la electro diálisis consume sólo el 25% de la energía utilizada en la estabilización en frío)

Aislamiento de las tuberias :(Permite disminuir pérdidas en tuberías de refrigeración. Esta medida puede significar un ahorro del orden del 15% de la energía en refrigeración )

Bodegas subterráneas: (Proporciona un ambiente ideal en términos de temperatura y humedad, lo que se traduce en un ahorro considerable de energía)

Reducir potencia de iluminación: (Reduce los requerimiento de frío)

Ajuste y cierre de puertas.: (Se estima un ahorro del 15% en energía de refrigeración.)

Aislamiento depósito agua fria. (Aislar los tanques de requerimientos de agua fría, puede significar un ahorro energético del orden del 3% en refrigeración.)

Aislamiento de depósito.: (Reduce el consumo energético en refrigeración entre un 20-30% en depósitos al aire libre. Esta medida tiene una implicancia directa en el consumo energético en la estabilización en frío.)

Techos reflectivos en la edificación :(Permite disminuir los efectos del sol, reduciendo los gastos de refrigeración interior.)

Aireación nocturna: (Las bajas temperaturas de la noche proporcionan ahorro de refrigeración al reducir el uso de la electricidad.)

Cmc: (El uso de la carboximetil celulosa en vinos blancos principalmente, permitirá obtener la estabilidad tartárica a un costo prácticamente nulo desde el punto de vista energético y respetando la calidad del vino.)

Tamaño apropiado de motores y ventiladores: (El tamaño inapropiado de estos elementos implica pérdidas innecesarias de energía.)

En el gasto en el sistema de calefacción:

Aislamiento calderas: (Puede significar un ahorro de hasta un 20% de combustible)

Asepsia de barricas con ozono: (Permite reducir el consumo de agua caliente)

Aislamiento de depósitos : (Permite ahorrar un 20% de la energía de calefacción, proveniente de combustible)

Mantenimiento de los intercambiadores de calor: (Permite ahorrar un 10% de energía de combustibles)

Implementación de paneles solares: (La implementación de paneles solares permite reducir hasta en un 50% el uso de combustibles)

Aislamiento de tuberias de agua caliente: (Permite reducir el consumo hasta en un 15% de la energía en combustibles)

Aislamiento de depósitos de almacenamiento de agua caliente : (Puede significar un ahorro de hasta un 10% de combustible).

Ajustar la cantidad de agua caliente acumulada a la carga térmica real requerida.:( Permite ahorrar hasta un 5% de combustible)

Caldera de blomasa.:(Esta tecnología puede hacer uso de leña, pellets, palets, sarmiento, reduciendo un porcentaje elevado el consumo de comestible gas-petróleo)

Alternativa al sistema de bombeo:

Reducir la necesidad de bombeo: (Medidas como el uso apropiado de gravedad pueden reducir la necesidad de bombeo. En este sentido, se recomienda recibir la uva en la parte alta de la bodega para utilizar la gravedad y minimizar la energía en bombeo)

Reducir fricción en el sistema de bombeo: (Utilizar piezas apropiadamente pulidas o recubiertas de cañerías fijas, disminuye la fricción y aumenta la eficiencia energética. Esta medida puede implicar un ahorro energético de 2 a 3%).

Sistema de control: (El objetivo de esta medida es apagar las bombas cuando no se necesitan o reducir la carga hasta que se necesite, por medio de un control remoto o tablero de control)

Mantenimiento: (Un inadecuado o nulo mantenimiento de la eficiencia de los sistemas de bombeo por tiempos muy largos incrementa los costos energéticos. Esta medida puede significar un ahorro energético de bombeo de hasta un 7%).

Correcto dimensionado de tuberías: (Las tuberias sobre dimensionadas se traducen en un gasto innecesario de energía. Una adaptación apropiada del diámetro de las tuberías puede significar un ahorro de entre 5 a 20% del consumo energético del bombeo).

Reemplazo de bombas : (Hay motores entre un 2 a un 5% más eficientes que los modelos antiguos. La aplicación de esta medida depende de las horas de uso de la bomba).

Velocidad variable para bombas: ( Por medio de un variador de frecuencia, puede ahorrarse una importante energía de bombeo).

Alternativas en el sistema eléctrico.

Redistribución de circuitos de alumbrado: (Separar circuitos de luz natural de los de sin luz natural, colocar sensores de movimiento, foto celdas crepusculares y timers, contribuye a disminuir el consumo energético eléctrico.).

Variadores de frecuencia para motores eléctricos: (Aplicado para motores con alto número de partidas y paradas implicaría una reducción del consumo energético eléctrico importante)

Iluminación de alta eficiencia: (Aplicable a circuitos de alumbrado con una utilización de más de 10 horas diarias promedio anual. La sustitución en los puntos de luz con uso inferior a 10 horas promedio anual, no garantiza la rentabilidad de la inversión)

Redistribución de circuitos de alumbrado: (Separar los circuitos de luz natural de los de sin luz natural, además de colocar sensores de movimiento, fotoceldas crepusculares y timers, puede significar un ahorro significativo de energía en iluminación).

Encendido y apagado con creiterio crepuscular: (Aplicable a iluminación exterior y perimetral).

Encendido y apagado con criterio de presencia humana: (La aplicación de sensores de movimiento para lugares de bajo tránsito de personas, reduce el consumo de energía de iluminación).

Utilización de luz natural: (Una apropiada construcción con aprovechamiento de luz diurna en las bodegas puede representar un ahorro significativo de energía en iluminación artificial).

El proyecto Amettyst.

La comisión Europea en colaboración con diversos organismos de países de la U.E. entre ellos España ha desarrollado el Proyecto Amethyst para la autoevaluación de las bodegas por el criterio comparativo con el apoyo de herramientas de software en el entorno Excel.

Se evalúa comparativamente las diferentes etapas del proceso de elaboración de los vinos. Incluye nueve tipos de vinos que incluyen la mayoría de los productos vinícolas existentes en el mercado: vino tinto, rosado, vino blanco seco, fermentado en depósitos o en barricas; vino blanco dulce fermentado en depósitos inox o en barricas, vino espumoso producido por método champanoise, método cava clos y productos con uvas aromáticas por fermentación simple. Se ha modelizado el uso de energía en la bodega como un proceso de once fases básicas:

1.- Recepción uva.

2.- Prensado de uva.

3.- Termovinificación (optativo en tintos)

4.- Tratamiento de frío de la prefermentación, incluyendo fases como la criomaceración y la clarificación de mostos.

5.- Fermentación en depósitos o barricas.

6.- Segunda fermentación para vinos espumosos.

7.- Fermentación maloláctica en tanques o barricas.

8.- Clarificación, estabilización o electrodiálisis.

9.- Crianza y almacenamiento.

10.- Degüello y retirada de levaduras en el Método champanoise.

11.- Embotellado.

Además se ha calculado a parte los requerimientos energéticos por bombeo, alambrado, equipamiento de oficina, calentamiento de agua, calefacción ambiental y operaciones con carretilla elevadora.

El rendimiento de la bodega en estudio se compara con una bodega de referencia incorporando información sobre como se realizan las etapas en la bodega de referencias. El rendimiento de la bodega se calcula y expresa como “Índice de Intensidad Energética” (IIE) y con un “índice de Intensidad de Agua” (IIA). Estos ratios se expresan en relación a la bodega de referencia.

Las inversiones que se realizan en una bodega no sólo deben entenderse desde la eficacia en el proceso tecnológico sino incorporar la noción de coste de explotación para elegir aquellas que presenten la mejor eficiencia energética al objeto de disminuir estos costes en el proceso de elaboración de la bodega.

En cada fase del proceso, desde la vinificación a la crianza y embotellado, es conveniente definir las temperaturas adecuadas y elegir las hipótesis de calculo de las necesidades térmicas lo mas realista posible.

Ejemplos pueden darse en la dirección indicada que permitan reducir el costo energético.

Favorecer la entrada de vendimia en las mejores condiciones térmicas posibles, por la mañana cuando las temperaturas son inferiores a 20º C de forma que las temperaturas de las vendimia son bajas y las necesidades de frío para refrigeración del mosto, desfangado o maceración prefermentativa son menores.

En el proceso de aplicación de frío o calor a mostos o vinos, y siempre dentro de unos parámetros respecto a la calidad hay que considerar su aplicación en períodos largos ya que la potencia eléctrica necesaria disminuye de forma importante.

Maceración prefermentación en blancos y rosados a temperatura de 15-18º C y en tintos de 12º C permiten obtener los objetivos buscados con un coste energético moderado.

Fermentaciones alcohólicas en vinos tintos a 25º C y en blancos a 18º C a excepción de algún producto específico.

Agrotiendas y sala de degustación a una temperatura de 25º C si la temperatura exterior es superior a 30º C.

- Cava para crianza de botellas 15º C y HR 75% para la correcta conservación del tapón.

- Cava para crianza en barricas 15ºC y HR 85% para reducir las pérdidas por evaporación.

- En los tratamiento con equipos de frío/calor es importante ajustar la temperatura del líquido de intercambio ya que cada grado de descenso de temperatura representa un consumo eléctrico incrementado en un 2%. Se puede utilizar temperatura de 7ºC en fermentación alcohólica, de -10ºC en estabilización tartarica y de 40º C en fermentación malolactica.

Por tanto hay que planificar, invertir en energía renovable (solar) después de haber logrado objetivos significativos de eficiencia de consumo.

La Integración del sistema convencional de producción de energía con los paneles solares térmicos, permite integrar la producción de energía térmica bien para la producción de agua sanitaria o para la producción de agua caliente para otros usos enológicos como la empleada en limpieza y desinfección de la planta embotelladora o para controlar la temperatura de los vinos tintos en la fermentación maloláctica.

La integración de paneles solares fotovoltaicos permite compensar parcialmente la demanda de esta energía eléctrica de la bodega buscando una mayor eficiencia del proceso desde el punto económico.

La utilización de instalaciones solares de climatización / calefacción permite completar las posibilidades de utilizar la energía solar en las bodegas. La utilización de una instalación de climatización solara por absorción permite ampliar el campo de la actividad de la energía solar a la refrigeración en verano de las diferentes dependencias de la bodega en zonas de vitivinícolas meridionales; climatización de oficinas, sala de catas, agrotiendas, sala de crianza en barricas o botella.

Introducción a la energía solar térmica.

El Sol es una fuente de energía gratuita e inagotable. Tiene una temperatura media superficial de 6000º C. En su interior se producen de forma constante reacciones de fusión nuclear que desprenden energía, la cuál es irradiada al espacio en todas las direcciones. De esta radiación, a la Tierra llega una pequeña parte, el resto es reflejada por la atmósfera o emitida al espacio en forma de radiación infrarroja.

Se entiende por energía solar térmica a la transformación de la energía radiante del sol en calor o energía térmica.

El aprovechamiento de esta energía gratuita se puede realizar con o sin mediación de elementos mecánicos, es decir, de forma activa o de forma pasiva (arquitectura solar).

La energía solar que se aprovecha de forma activa se puede clasificar según las temperaturas de trabajo, que vienen dadas en función del índice o nivel de concentración solar que se realice. De este modo, existirán aplicaciones de baja, media y alta temperatura.

Usos o aplicaciones de la energía solar térmica.

En las aplicaciones de solar térmica de baja temperatura, se hace uso de colectores solares planos para lograr el aprovechamiento de la energía solar. El principio de funcionamiento reside en utilizar el calentamiento de una superficie sobre la que incide el sol. El calor transferido a la superficie es transmitido a un líquido que se calienta al circular a través de dicha superficie. El calor del citado líquido es utilizado en diferentes usos.

Figura 1. Colector solar plano.

Algunas de las principales aplicaciones de solar térmica en baja temperatura son:

- La producción de agua caliente sanitaria (ACS).

- La producción de agua caliente para calefacción.

- El calentamiento de piscinas.

- La producción de agua caliente para su uso en procesos industriales.

-La producción de agua fría para aplicaciones de refrigeración, mediante un proceso de absorción.

Las aplicaciones de solar térmica de media temperatura se consideran cuando se tienen demandas calor en el rango de 125º C a 400º C. Para alcanzar estas temperaturas resulta necesario concentrar la radiación solar.

Los colectores de tubo de vacío se presentan como una solución intermedia entre los colectores planos y los de media temperatura, ya que algunos de ellos permiten alcanzar temperaturas de hasta 120º C.

Figura 2. Colector tubo de vacío.

Los colectores de media temperatura o de concentración aprovechan la concentración solar para alcanzar mayores temperaturas. La concentración se consigue por procedimientos ópticos con dispositivos de lentes o por reflexión mediante el uso de espejos con superficie cilindro-parabólica. Se trata de sistemas termosolares de concentración.

Figura 3. Colector cilindro-parabólico.

Algunas de las principales aplicaciones son:

- Producción de energía eléctrica a pequeña escala.

- Producción de vapor para procesos industriales.

- Desalinización del agua del mar.

- Refrigeración mediante energía solar.

En el caso de la energía solar de alta temperatura, se trabaja con temperaturas por encima de los 400º C. Los principales tipos de sistemas termosolares de concentración para trabajar en este rango de temperaturas son:

- Sistemas de receptor central o centrales de torre con grandes campos de espejos planos.

- Discos o espejos parabólicos.

- Hornos solares.

Figura 4. Instalación con espejos planos y torre por ejemplo.

Estos sistemas requieren mayor concentración de la radiación solar y realizar un seguimiento de la posición del sol en dos ejes.

La principal aplicación de este tipo de tecnología son las centrales termosolares para producción de energía eléctrica.

De los diferentes tipos de tecnologías que existen para el aprovechamiento de la energía solar térmica activa, los sistemas solares de baja temperatura son los más extendidos comercialmente, y son los que se van a analizar en el siguiente punto.

Energía solar térmica aplicada a las bodegas de vinificación.

En este punto se van a analizar las diferentes opciones de aplicación de la energía solar térmica en instalaciones de bodegas de vinificación, para conseguir una disminución del gasto energético en energías convencionales, logrando así obtener una disminución en la emisión de CO2 a la atmósfera. Medidas encaminadas a incrementar la rentabilidad de las empresas y su aportación al cuidado del medioambiente.

Estas acciones mejoran la imagen global de la empresa y de la marca, dando un valor añadido a todos sus productos.

Producción de agua caliente sanitaria (acs).

Las bodegas de vinificación presentan consumo de agua caliente sanitaria por parte del personal que realiza sus tareas en oficinas, así como del personal que trabaja en las instalaciones de la bodega, participando en el proceso de elaboración de los vinos o cavas.

Para determinar los consumos de ACS se tomarán como referencia los valores de consumos unitarios que se establecen en el Documento Básico HE-4 del Código Técnico de la Edificación y en el Pliego de Condiciones Técnicas para Instalaciones Solares de Baja Temperatura del IDAE.

Con la utilización de colectores solares planos se puede lograr una cobertura entorno al 70% de la demanda anual de ACS. Esto quiere decir que los costes en energía convencional derivados de la producción de ACS en la bodega, se pueden reducir en el porcentaje indicado con el uso de esta tecnología.

Este tipo de instalaciones constan fundamentalmente de:

- Sistema de captación solar, formado por un grupo de colectores solares, que pueden ser planos o de tubo de vacío, y que son los encargados de captar la energía gratuita que tiene su origen en el Sol.

- Sistema de circulación, formado por un grupo de bombeo, conducciones aisladas que transportan el fluido primario que circula a través de los colectores y el fluido secundario al que se le transfiere el calor desde el fluido primario, y elementos de seguridad como vasos de expansión, válvulas de seguridad o purgadores para proteger la instalación en los momentos en los que se alcanzan las temperaturas más elevadas.

- Sistema de intercambio térmico, que puede realizarse a través de un serpentín interno en el sistema de acumulación o de forma externa a través de un intercambiador de calor, y permite que el fluido primario ceda el calor recogido a su paso por los colectores solares al fluido secundario o de ACS.

- Sistema de acumulación, formado por un acumulador que puede incluir o no un serpentín interno para realizar el intercambio térmico entre los fluidos primarios y secundarios. Se utiliza para almacenar energía en forma de agua caliente, habitualmente a 60º C que se va produciendo durante las horas de sol, y permite que se pueda disponer de ella en momentos en los que no se dispone de radicación solar y existe demanda de ACS.

- Sistema de control y regulación, formado por una central de regulación que permite controlar el funcionamiento de la instalación, es decir el accionamiento y paro del sistema de bombeo, en función de la radiación solar disponible (medida a través de una sonda de temperatura en el interior del colector solar) y de las necesidades de agua caliente sanitaria (medidas a través de una o varias sondas de temperatura instalada en el acumulador solar).

El dimensionado del campo solar y del sistema de captación se realiza habitualmente son software basado en el sistema f-chart, tal como se indica en El Pliego de Condiciones Técnicas para Instalaciones Solares Térmicas de Baja Temperatura del IDAE.

Cabe resaltar, que en este tipo de instalaciones solares, siempre se requiere de un sistema de apoyo, ya que la energía solar no cubre el 100 % de las necesidades de ACS, y también porque puede haber días continuados no soleados en los que el sistema solar estará parado de forma que no podrá calentar el agua contenida en el sistema de acumulación.

El equipo de apoyo puede ser un equipo convencional (termo eléctrico, caldera de gas, caldera de gas-oil, etc…) o por ejemplo, una caldera de biomasa si la empresa quiere apostar de lleno por las energías renovables.

Producción de agua caliente para calefacción.

En diferentes estancias existentes en las bodegas de vinificación así como en los locales de oficinas, agrotiendas, salas de catas, etc. se tiene un gasto energético derivado de las necesidades de calefacción o climatización de las citadas estancias.

Con la energía solar térmica de baja temperatura se pueden cubrir parte de las necesidades de calefacción mencionadas, aproximadamente el porcentaje de cobertura que se maneja cuando se trata de este tipo de instalaciones se encuentra entre el 30 % y el 50 %, dependiendo de la superficie para instalación de colectores disponible y de que existan o no necesidades de refrigeración que permitan utilizar parte de los colectores destinados a producción de agua

caliente para calefacción en los meses más fríos, para la producción de frío solar en los meses de verano, a partir del agua caliente producida por el sistema solar.

El sistema solar puede ofrecer un calentamiento o precalentamiento del agua caliente que se utiliza en los circuitos cerrados de calefacción, en sistemas de radiadores, suelo radiante, sistema de fan-coil, sistemas de intercambio en depósitos, etc.

Para el diseño de estas instalaciones será necesario determinar la demanda energética, haciendo una separación por zonas según temperaturas deseadas para estimar la aportación total necesaria de calor para calefacción. En base a la demanda total, se dimensionará el sistema solar, así como el sistema de acumulación, con ayuda de software basado en el método f-chart.

Los componentes fundamentales de este tipo de sistemas, son los mismos que en el caso de las instalaciones de ACS. Algunas diferencias que presentan son por ejemplo que en este caso, el sistema de acumulación siempre se conecta a un sistema o circuito cerrado de distribución de calor, lo que permite que los acumuladores no requieran tratamientos interiores de calidad sanitaria. También, que los requerimientos de temperatura en los sistemas de calefacción son mayores a los de ACS, por lo que la temperatura de acumulación suele ser mayor a 60º C.

Al igual que en las instalaciones solares de ACS, pero en este caso en mayor medida, se requiere de un sistema de apoyo, que puede ser un equipo convencional (caldera de gas, caldera de gas-oil, etc…) o también, una caldera de biomasa. De este modo se cubre el porcentaje de energía que la solar térmica no es capaz de proporcionar.

Producción de agua caliente para refrigeración.

La producción de agua fría en las instalaciones de bodegas de vinificación, se va a aprovechar para realizar el acondicionamiento de estancias o salas de la propia bodega, de oficinas, de salas de catas, de agrotiendas, etc., sobre todo en los meses de verano. Por otra parte, por requerimientos del proceso de elaboración, se deberán mantener tanques de vinos o cavas a bajas temperaturas para permitir que diversos procesos de fermentación se lleven a cabo. La forma en que se puede aprovechar la energía solar en este tipo de aplicaciones que requieren de agua fría para refrigeración, es mediante el uso de las máquinas de absorción o plantas enfriadoras de agua por ciclo de absorción alimentadas por agua caliente.

Figura 5. Máquina de absorción Yazaki.

Las máquinas de absorción presentan un sistema de funcionamiento muy semejante al de un refrigerador o al de una bomba de calor. Fundamentalmente lo que se hace en las máquinas de

absorción es sustituir el compresor mecánico por un sistema térmico de evaporación y absorción. La tecnología de absorción permite aprovechar el calor de un fluido a una temperatura entre 70 y 95º C para generar frío. En concreto, para una temperatura de entrada del agua a refrigerar de 12,5º C, la temperatura de salida de la máquina para el agua refrigerada será de 7º. Este proceso presenta un COP que se encuentra muy ligado a la temperatura, encontrándose en el máximo, cuanto mayor es la temperatura de entrada del fluido caliente. El funcionamiento de los colectores solares depende de la radiación solar, por lo que por sí mismos no pueden asegurar un abastecimiento constante de agua caliente a la temperatura demandada por la máquina de absorción. Por tanto, para garantizar el suministro de agua fría que requiere el sistema de refrigeración de la instalación, se debe instalar un equipo de apoyo que permita dar a la máquina de absorción una entrada constante de fluido caliente a una temperatura que permita trabajar con un COP lo mayor posible, para obtener el máximo rendimiento del equipo. Por otra parte, hay que tener en cuenta que la instalación de una máquina de absorción requiere de un elemento donde poder disipar calor, por ejemplo una torre de refrigeración, si nos encontramos con instalaciones de nivel industrial. Si la instalación fuera de tipo doméstica, como disipador se podría utilizar por ejemplo una piscina exterior. De forma aproximada, el valor de la potencia calorífica a disipar se corresponde con el 40% del valor de la potencia frigorífica que aporta la máquina de absorción, por tanto es un valor considerable. A continuación se muestra un esquema que refleja los procesos internos que se llevan a cabo en una máquina de absorción del fabricante Yazaki.

Figura 6. Esquema máquina de absorción Yazaki.

En el esquema se pueden ver los tres circuitos que intervienen en el proceso, el circuito de enfriamiento o disipación, el circuito de agua caliente y el circuito de agua refrigerada. El circuito de calentamiento estará formado por una instalación de energía solar térmica, con los elementos principales vistos anteriormente, y un sistema de apoyo para asegurar una entrada constante a la máquina de absorción. Por otra parte, el circuito de enfriamiento, lo formará el equipo de disipación de calor y el correspondiente circuito hidráulico y grupo de bombeo que lo conectarán con la máquina. Por último, el circuito de refrigeración estará formado por un depósito de almacenamiento del agua refrigerada por la máquina, y por el sistema de distribución de frío.

A continuación se muestra el esquema de principio de una instalación solar térmica de producción de ACS, calefacción y agua fría de refrigeración a través de máquina de absorción.

Figura 7. Esquema principio instalación solar térmica. Producción de agua caliente de proceso. En diferentes puntos del proceso de elaboración del vino o cava. Se requerirá de agua caliente para tareas de limpieza, para realizar desinfecciones o lavados en la planta embotelladora o para controlar a temperatura de vinos en alguna fase de fermentación. Este agua caliente se denomina agua de proceso, ya que interviene de forma directa en el proceso de elaboración que se lleva a cabo en la bodega. Para poder determinar la demanda de energía para este proceso será necesario conocer la temperatura de utilización del agua de proceso en cada una de las aplicaciones comentadas, y aproximadamente estimar el consumo diario para poder obtener una demanda diaria a partir de la cual se dimensionará la instalación solar. Según sea la temperatura a alcanzar por el agua caliente de proceso, la cobertura solar podrá ser mayor o menor. Cuando las temperaturas sean mayores de 80º C, se realizará un precalentamiento del agua de proceso, ya que con instalaciones solares térmicas de baja temperatura, no es posible trabajar a temperaturas tan elevadas de forma continua. Aún así se obtiene un ahorro energético considerable ya que el equipo de apoyo solamente tiene que incrementar la temperatura del agua desde la temperatura de calentamiento obtenida con energía solar hasta la temperatura de utilización del agua de proceso. De forma aproximada se estima que se pueden obtener coberturas solares del 50%. Los principales sistemas que forman este tipo de instalaciones son los mismos que se han visto anteriormente en las instalaciones de ACS. Sistema de captación, de circulación, de intercambio, de acumulación y de regulación. También, y como ya se ha comentado en

párrafos anteriores, la utilización de un equipo de apoyo resulta necesario para poder hacer frente al 100% de la demanda.

Otras energías renovables. En este punto se apuntarán diferentes alternativas de generación de energía por las que también puede optar la bodega de vinificación, y que le pueden permitir reducir su emisión global de CO2 a la atmósfera. En primer lugar, y sin salir del campo de la energía solar, se va a mencionar la posibilidad de instalación de una planta de energía solar fotovoltaica para generar energía eléctrica para su comercialización. La electricidad producida se inyecta a red a cambio del pago subvencionado de la misma. La ubicación de este tipo de instalaciones requiere una superficie elevada donde instalar los módulos fotovoltaicos receptores de la energía solar. Esta superficie puede ser la cubierta de las naves o edificaciones que formen la bodega o también se puede optar por aprovechar las marquesinas o techados de las zonas de parking para ubicar la instalación.

Figura 8. Ejemplo de instalación solar fotovoltaica. Con la instalación de calderas de biomasa, se pueden aprovechar restos de podas, residuos forestales, etc., para la producción de astillas o pellets que se utilizan como combustible y se queman en las calderas de biomasa para producir agua caliente a utilizar en los diferentes procesos mencionados en puntos anteriores. Este tipo de instalación requiere de la ubicación de silos de almacenamiento del combustible (astillas o pellets fundamentalmente) para dar mayor autonomía a la caldera de biomasa.

Figura 9. Ejemplo de caldera biomasa Froling.

Instalación de equipos de micro-cogeneración que producen agua caliente y al mismo tiempo generan electricidad que se puede comercializar e inyectar a la red eléctrica. Se aconseja dimensionar estos equipos para que cubran una demanda base continua, ya que interesa que su funcionamiento sea continuo para obtener el máximo rendimiento del equipo.

Figura 10. Ejemplo de equipo de micro-cogeneración.

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