Revista de descontaminación industrial, recursos energéticos y sustentabilidad.

La Siembra ERNC

La Siembra ERNC

Consejos y ejemplos para aprovechar las energías renovables no convencionales en la agroindustria.



A mediados de septiembre, se inauguró en Putaendo la planta solar flotante más grande de Chile, conectada a la red de distribución bajo la ley de Net Billing que impulsa la generación distribuida (Ley Nº 21.118). La isla con 456 paneles fotovoltaicos se emplaza sobre 1.500 metros cuadrados del tranque de la empresa agrícola Mataquito-Hortifrut, abasteciendo el 100% de sus necesidades energéticas. El proyecto fue desarrollado por la compañía chilena Solarity y su generación corresponde al consumo eléctrico mensual de 116 viviendas, considerando que el promedio de un hogar corresponde a 180 Kwh/mes. Además, permite reducir emisiones de dióxido de carbono (CO2), en una cantidad equivalente al recorrido medio anual de 56 vehículos a combustión o a la captura de 3,3 hectáreas de bosque.

En la ocasión, el Ministro de Energía, Juan Carlos Jobet, destacó también: "Esta planta no solamente abastece de electricidad renovable a costo muy bajo a esta agrícola donde se producen arándanos, sino que también, le quita la evaporación del agua en este tranque, lo que es muy importante en este tiempo de sequía". A eso se suma la ventaja de que al ubicarse sobre un tranque no ocupa suelos que pueden ser aprovechados para otros fines. De hecho, en países como Japón, Francia o China -que posee la más grande del mundo- este tipo de instalaciones se ha transformado en una alternativa a la falta de terreno, por lo que se espera un crecimiento exponencial de esta tecnología durante los próximos años.

Este es un innovador ejemplo de cómo el campo se ha ido convirtiendo, poco a poco, en tierra fértil para el uso de las energías renovables no convencionales (ERNC), generando beneficios económicos y ambientales para las empresas agroindustriales y su entorno.

A continuación, revisamos otros casos y algunas recomendaciones que pueden servir como referencia y estímulo para quienes están pensando en sumarse a esta tendencia y dar así mayor sustentabilidad a sus actividades productivas.

Soluciones Solares

La energía solar, ya sea para producir electricidad (fotovoltaica) como para generar calor (térmica), ha dado pie a diversas soluciones en el sector agroalimentario. Más aún con el descenso sostenido de los precios de estas tecnologías y la alta radiación disponible en la zona norte, centro e incluso sur del país. Las siguientes son alternativas interesantes al respecto.

• Aplicaciones fotovoltaicas:

Los sistemas fotovoltaicos se basan en el uso de paneles con elementos semiconductores que captan la energía del sol para convertirla en electricidad y abastecer los distintos requerimientos de un campo o planta agroindustrial. "En el caso de instalaciones con una potencia de hasta 300 kWp implementadas en el sector industrial y conectadas a la red eléctrica, cuando el sistema solar produce energía mayor a la que se consume en el momento, opera la ley de Net Billing que permite inyectar el excedente a la red. Así no se necesita instalar un banco de baterías para almacenar esta energía. Los sistemas conectados bajo la Ley de Net Billing en el sector industrial deben estar diseñados de tal forma que la energía generada no supere la demanda total que tenga la instalación durante el año, ya que en la cuenta eléctrica se va neteando el consumo versus lo que se inyectó a la red". Así lo explica Annika Schuttler, Project Leader Energy & Sustainability de la Cámara Chileno-Alemana de Comercio e Industria (Camchal) que, a través del proyecto Smart Energy Concepts Chile, ha ayudado a diversas empresas del sector agroalimentario a integrar ERNC y mejorar la eficiencia energética, con miras a reducir sus costos y huella de carbono para así favorecer su competitividad.

En ese contexto, los sistemas fotovoltaicos son una solución muy atractiva para las actividades agrícolas, ya que por lo general la mayor demanda eléctrica a nivel de la producción primaria está dada por el riego, que se aplica justo en las estaciones de primavera y verano cuando hay mayor radiación solar: "La implementación de este tipo de equipos es altamente recomendable en el sector agrícola, debido a que su curva de eficiencia de trabajo describe un comportamiento similar a la demanda de energía solar por parte de los organismos vegetales. La inversión inicial es el único costo importante dentro de esta modalidad, ya que su mantenimiento y funcionamiento representan costos mínimos", se destaca en la plataforma www.agrificiente.cl del proyecto Smart Energy Concepts Chile. Annika Schuttler acota: "Además, actualmente hay muchas empresas que venden sistemas fotovoltaicos aplicando el modelo ESCO, lo que quiere decir que ellos realizan la inversión, la empresa agrícola pone el terreno y firman un contrato de suministro de energía, en el cual la ESCO cobra un precio por unidad suministrada (kWh), permitiendo la inyección a la red eléctrica de los excedentes de energía generados y no consumidos por el cliente".

El Centro de Tecnologías para Energía Solar de Fraunhofer Chile también ha desarrollado aplicaciones innovadoras con esta tecnología, como son los módulos fotovoltaicos en altura que se levantan sobre los campos agrícolas para abastecer de electricidad, por ejemplo, a sistemas de riego. Estas estructuras se pueden adaptar para el paso de maquinaria y entregan varias ventajas: evitan los conflictos por el uso de suelo, dan doble utilidad al terreno, protegen a los cultivos de la radiación excesiva y ayudan a reducir la evaporación del agua de regadío. Esto último es bien relevante en los actuales tiempos de escasez hídrica.
Similares beneficios otorgan al instalarlos, a modo de techo, junto a los invernaderos.

La Siembra ERNC - 02 - 550x350.jpgCon esta planta solar flotante, Mataquito-Hortifrut abastece de electricidad a su planta en Putaendo.

• Energía termosolar:

En Fraunhofer Chile también aconsejan aprovechar el sol para obtener el calor necesario en algunos procesos agroindustriales. Al respecto, indican que se pueden usar colectores planos para aplicaciones en que sólo se requiere agua caliente, o bien colectores de tipo cilindro-parabólicos para obtener temperaturas más elevadas y generar el vapor con que operan algunas calderas, desplazando el uso de combustibles fósiles. "Estos sistemas también pueden almacenar energía en forma de estanques aislados de agua caliente, por ejemplo", acota Marco Vaccarezza, Head of Business Development del Centro de Tecnologías para Energía Solar.

En otros casos el agua calentada por el sol, a una temperatura determinada, se puede aprovechar directamente en algún proceso productivo o con fines sanitarios. Estos sistemas termosolares suelen estar acoplados, además, a una caldera de combustible convencional o biomasa que entrega calor adicional y sirve de respaldo en periodos de baja radiación solar. Ambos circuitos son cerrados, vale decir, el agua enfriada vuelve al campo de colectores o a la caldera, respectivamente. El portal www.agrificiente.cl añade que para contar con el recurso cuando no hay suficiente sol, se pueden incorporar acumuladores de energía que permiten almacenarla y gestionarla con mayor flexibilidad. Asimismo, resalta que, en muchas ocasiones, los colectores se pueden colocar sobre los tejados de bodegas y galpones para no reducir la capacidad productiva de los terrenos agrícolas.

Además, plantea que la implementación de estos equipos podría ser particularmente conveniente para las viñas, ya que reduciría el consumo de electricidad o combustible con que se calienta el agua usada en el aseo de cubas y el agua sanitaria en las bodegas.

Otra recomendación de la Camchal es aprovechar estos sistemas para obtener el agua caliente que se usa para lavar frutas, como también el calor necesario para secarlas. Para eso, habitualmente se recurre a calderas y equipos que operan con combustibles fósiles, los que se pueden reemplazar por tecnologías que combinan la energía solar con bombas de calor, reduciendo costos y emisiones de CO2 en el proceso.

Biomasa, Geotermia y Más

El proyecto Smart Energy Concepts Chile -que se ha ejecutado con la colaboración de la Agencia de Sostenibilidad Energética (AgenciaSE)- presenta otras opciones para sumar energías renovables a la agroindustria, como las siguientes:

• Aprovechamiento de residuos de poda como biomasa energética

"Estudios internacionales han demostrado la viabilidad técnica-económica, social y medioambiental, de utilizar con fines energéticos podas agrícolas de frutales, olivos y viñas. Es recomendable realizar un análisis caso a caso, respecto del tipo de cultivo, para determinar la aplicación de esta oportunidad de optimizar el recurso energético", señala la plataforma www.agrificiente.cl.

• Bombas de calor geotérmicas

En términos generales, las bombas de calor geotérmicas permiten recuperar la energía almacenada bajo la superficie para utilizarla en sistemas de calefacción y/o refrigeración. Desde Smart Energy Concepts Chile destacan que estos equipos realizan "un intercambio de calor con la tierra, que en muchos casos tiene alta humedad o incluso agua (especialmente atractivo para bodegas con pozo profundo), por ende, se considera que es un intercambio líquido-líquido o líquido-sólido, que resulta ser mucho más eficiente. Además, la temperatura bajo tierra tiene una baja variabilidad durante el año, lo que se traduce en que en verano sea más fría y más cálida en invierno. Esto hace que sea una fuente confiable de energía durante las distintas etapas del año".

Por lo mismo, recomiendan utilizar bombas reversibles para succionar calor desde el suelo durante el invierno e inyectarlo bajo la superficie en el verano.

"Como beneficio adicional cuando hay procesos que requieran frío y otros procesos calor, entonces la bomba es capaz de mover energía desde una operación hacia la otra. En estos momentos se alcanza la máxima eficiencia. Para aprovechar este beneficio, la bomba tiene que estar íntegramente conectada a esos procesos", añaden.

Asimismo, indican que el calor que entrega la bomba se puede usar de manera directa en los procesos, en paralelo con la caldera o bien para precalentar el agua con que operan esos equipos.

• Generación de biogás con purines de animales

Esta alternativa se basa en el tratamiento anaeróbico de los purines (mezcla de fecas y aguas de lavado) de cerdos, vacas y otros animales para obtener un gas compuesto principalmente de metano (CH4) y dióxido de carbono que, luego de ser depurado, puede sustituir el uso de combustibles fósiles en calderas o se puede usar para generar electricidad. "El poder calorífico dependerá altamente del potencial que tenga el purín de producir metano", se advierte en el portal www.agrificiente.cl.

Cabe considerar que las tecnologías más usadas para producir biogás son las lagunas cubiertas y los reactores anaeróbicos o biodigestores. Las primeras implican bajos costos de inversión, operación y mantención, pero tienen desventajas como la baja eficiencia de degradación, escasa producción de biogás, la acumulación de sedimento y una corta vida útil. Los biodigestores, en cambio, requieren una mayor inversión, pero solucionan todas las falencias antes mencionadas y pueden lograr un nivel de producción de biogás que los convierte en una opción mucho mejor para valorizar energéticamente los residuos.

Además, esta tecnología permite tratar no solo purines, sino todo tipo de residuos orgánicos con poder calorífico derivados de actividades agroindustriales, entre los que se incluyen por ejemplo residuos líquidos (riles) como los de las viñas o lecherías.

Casos Prácticos

En el portal www.agrificiente.cl se pueden revisar varios casos concretos de uso de ERNC en el sector agroalimentario, con su descripción y beneficios.

Uno de ellos es un sistema de captadores cilindro-parabólicos con seguimiento solar que la empresa Jucosol instaló para reducir el consumo de gas natural en la producción de mostos concentrados. Esta tecnología entrega el calor necesario para generar parte del vapor de agua utilizado en el proceso industrial, permitiendo ahorros anuales estimados inicialmente en 860.000 kWh y $17.500.000, a pesar de que el sistema no funcionaba a su máximo potencial.

Otro ejemplo es una solución de suministro combinado de calor y frío que se implementó en la viña Miguel Torres, integrando tres elementos: un campo de colectores solares, un equipo de absorción y una caldera de biomasa. Los paneles calientan agua a una temperatura entre 75 y 105 °C, generando calor que es aprovechado por la tecnología de absorción para producir frío. La caldera –que puede operar con residuos de la propia producción de vino– funciona como apoyo en los periodos de baja radiación solar para asegurar la temperatura requerida por el sistema. El frío se requiere para el proceso de fermentación y la climatización de bodegas, y se concentra en el verano. La demanda de calor, en tanto, se da en los procesos de esterilización y desinfección. Según los precursores del proyecto, la implementación de este sistema se traduciría en un 10% de ahorro anual en energía eléctrica y combustible, y en una reducción cercana al 50% de las emisiones de CO2 asociadas al proceso de vinificación. El retorno de la inversión se estimó en un máximo de 7 años.

Otro caso interesante es el de una comunidad de agricultores de la región de Los Lagos que instaló un sistema de bombeo solar de 8 kWp, con el que se eleva el agua desde un estero y se almacena para usarla en el riego de las parcelas por gravedad. Este proyecto de autoabastecimiento con energía limpia implicó una inversión aproximada de $20 millones y permitió reemplazar el consumo anual de 15.000 kWh desde la red eléctrica, lo que significa un ahorro de unos $1.800.000 cada año. Además, gracias a las características del sistema, el regadío funciona independiente de la radiación solar y se puede utilizar a distintas horas del día.

Artículo publicado en InduAmbiente N° 166 (septiembre-octubre 2020), págs. 18 a 20.