Aplicación de nuevas tecnologías para refrigeración en el sector alimentación mediante energía solar

Por Silvia Jané, Responsable de Proyectos Europeos en Veolia Serveis Catalunya

El sector alimentario está incrementando, cada vez más, su demanda de refrigeración en los procesos de producción y conservación de productos. Esta situación supone un reto para la industria, ya que un mayor consumo de energía puede suponer un aumento de sus emisiones de gases de efecto invernadero (CO2, SO2 y NOX), contribuyendo al calentamiento global de la atmósfera. Para hacer frente a las necesidades del sector y, al mismo tiempo, minimizar su impacto medioambiental, nace el proyecto HYCOOL, que tiene como objetivo maximizar el uso de sistemas de energía renovable en la refrigeración industrial.

HYCOOL (Industrial Cooling through Hybrid system based on solar heat) es un proyecto innovador de I+D cofinanciado por la Unión Europea, dentro del programa Horizon 2020[1], para la validación de un sistema de la generación de frío industrial y vapor a partir de paneles solares de alta temperatura. El proyecto, que se inició en mayo de 2018 y tendrá una duración de tres años, está liderado por Veolia Serveis Catalunya y lo componen otros 16 partners de seis países europeos. Con un presupuesto de 7,7 millones de euros, HYCOOL se probará en dos plantas industriales de Cataluña.

El proyecto HYCOOL tiene como objetivo incrementar el uso del calor solar en los procesos industriales, demostrando que es viable aplicar nuevas tecnologías (entendidas como un sistema) en aquellas industrias con necesidades de refrigeración, a través de la energía solar. Una de las ventajas que ofrece HYCOOL es su mayor flexibilidad y su capacidad de adaptación a distintos entornos gracias a sus bombas híbridas, que permiten trabajar con electricidad convencional de red o mediante sistemas renovables como la energía solar. Estas bombas híbridas, además, proporcionan al sistema una mayor eficiencia al doblar los valores de rendimiento (COP) de las bombas de calor convencionales.

Las ventajas de HYCOOL para la industria alimentaria

Uno de los sectores que más pueden beneficiarse de la aplicación del sistema HYCOOL es la industria alimentaria, ya que permite sustituir las actuales plantas de refrigeración, necesarias para la extracción de calor, de las zonas de producción o para reducir y/o mantener la temperatura del producto alimentario a baja temperatura antes, durante o posterior al proceso productivo.

El objetivo de la refrigeración requerida en la industria alimentaria es la reducción de los cambios bioquímicos y microbiológicos en los alimentos. Esta permite, por un lado, incrementar el tiempo de vida de los productos frescos o de los alimentos procesados y, por otro, mantener cierta temperatura durante el procesado, como sería el caso de los procesos de fermentación.

Dentro del sector de la alimentación, son múltiples los procesos que requieren de sistemas de refrigeración, tal y como ocurre en la industria fermentativa (como el sector cervecero en sus procesos de fermentación, tanques de levaduras y almacenamiento de producto), en la industria láctea (procesos de pasteurización de la leche, obtención y concentración de suero, producción de mantequilla, etc.), en la industria cárnica (procesos de acondicionamiento en producción y almacenamiento de materias primas y producto final), o en la industria de la panificación (fermentación y almacenamiento), entre otros.

Para estos procesos, las temperaturas de consigna son variables, tal y como ocurre con los sistemas de refrigeración utilizados en el mercado (sistemas de refrigeración por evaporación, refrigeración indirecta, etc.). El sistema HYCOOL puede alcanzar, según la configuración de su compresor (modo cascada o modo preenfriamiento), temperaturas de hasta 5ºC o -10ºC, por lo que es adaptable casi en la totalidad de los procesos de la industria alimentaria.

Bo de Debò: primera empresa alimentaria en probar HYCOOL

Las expectativas que hay en torno al sistema HYCOOL son muy ambiciosas: se espera que el sistema permita reducir el consumo energético alrededor de un 75% y aumentar la eficiencia en un 25% en los entornos de aplicación. Para demostrarlo, la empresa BO DE DEBÒ, ubicada en Sant Vicenç de Castellet (Barcelona), ha sido la escogida dentro del sector de la alimentación para testear HYCOOL y confirmar los rendimientos que se esperan del sistema. La actividad de BO DE DEBÒ se centra en la preparación de platos precocinados de alta calidad, lo que requiere la utilización de frío en sus procesos de conservación de materias primas y productos finales (entre 0 y 4ºC) y en las zonas de producción y entrega (entre 8 y 12ºC).

El sistema de enfriamiento a través de energía solar térmica cuenta con dos componentes clave: los colectores y las bombas híbridas de calor. Los colectores solares compactos Fresnel -desarrollados por la empresa austriaca FRESNEX- tienen una superficie de espejo de 10 m2 y suministran la fuente de calor utilizada por el sistema. Además, incorporan un cojinete de espejo pivotable como sistema de sujeción de los espejos, realizado a través de una bisagra de línea. Esta innovadora característica permite incrementar el rendimiento térmico del elemento, tal y como se ha demostrado en el instituto de pruebas, donde se han obtenido unos resultados excelentes. Por otra parte, las bombas híbridas de calor (HHP, por sus siglas en inglés) -desarrolladas por la empresa alemana FAHRENHEIT- están formadas por un refrigerador de adsorción/compresión híbrido capaz de explotar energía térmica (calor residual u otras fuentes de energía renovable) y energía eléctrica para suministrar energía de refrigeración con una alta eficiencia eléctrica. El sistema incluye un módulo de adsorción, cuyo evaporador enfría el condensador del enfriador de compresión de vapor, mejorando así el COP eléctrico.

Esta combinación y flexibilidad del sistema conduce a un mayor rango de temperatura de salida, generando un espectro más amplio de aplicaciones en sus procesos industriales. Todas estas innovaciones tecnológicas se probarán en BO DE DEBÒ, que cuenta con una superficie de campo solar de 400 m2 y recibirá una implantación personalizada acorde a sus necesidades.

Otras aplicaciones que puede tener el sistema son la generación de vapor o el uso en agua caliente sanitaria como sistemas de disipación del calor generado en los meses de mayor generación de calor o nuevos procesos. Independientemente del uso por el que finalmente se opte, el proyecto HYCOOL pretende demostrar que la flexibilidad del sistema permite adaptarlo a cualquier entorno, pudiendo obtener un rendimiento satisfactorio.

La apuesta de Veolia por la promoción de este tipo de proyectos demuestra la voluntad de la compañía por la innovación y la búsqueda constante de soluciones medioambientalmente sostenibles, basadas en las energías renovables. La implementación del proyecto HYCOOL es un ejemplo de cómo la colaboración entre Administración y tejido empresarial puede dar a lugar a iniciativas que no solo suponga una mejora en los resultados de consumo energético de las compañías, sino también en su impacto en el medio ambiente.

[1] LCE-12-2017: Near-to-market solutions for the use of solar heat in industrial processes