Výzkumníci ve Španělsku zkoumali potenciální použití fotovoltaických (FV) nebo fotovoltaicko-tepelných (PVT) systémů v minipivovarech. A zjistili, že systémy PVT mohou pokrýt větší spotřebu energie, ale mají delší dobu návratnosti. Výzkumníci ze španělské Andaluské asociace pro výzkum

Výzkumníci ve Španělsku zkoumali potenciální použití fotovoltaických (FV) nebo fotovoltaicko-tepelných (PVT) systémů v minipivovarech. A zjistili, že systémy PVT mohou pokrýt větší spotřebu energie, ale mají delší dobu návratnosti.

Výzkumníci ze španělské Andaluské asociace pro výzkum a průmyslovou spolupráci (AICIA) zkoumali potenciální využití fotovoltaicko-tepelné (PVT) energie pro vaření piva. Konkrétně se zabývali využitím fotovoltaických systémů v minipivovarech, definovaných jako ty s roční produkcí pod 5 000 hektolitrů (hl).

„Systém PVT má potenciál předehřívat vodu na vaření a vyrábět elektřinu,“ vysvětlili výzkumníci. „Vzhledem k požadavku varného procesu na nízkoteplotní teplo a chlad se solárně podporovaný vícegenerační systém ukazuje jako vhodný. Minipivovary obvykle postrádají parní kotle, často se spoléhají na plynové hořáky nebo elektrické odpory pro dodávku tepla. Kromě toho jsou pro výrobu chladu běžné malé parní kompresní chladiče."

Pro jejich zkoumání výzkumník zkonstruoval výpočetní simulace pomocí softwaru TRNSYS s využitím skutečných profilů zatížení teplem a chladem ze španělského minipivovaru v Jerez de la Frontera v jižním Španělsku. Předpokládá se, že pivovar vyrobí 650 l piva ve várkách třikrát týdně, což představuje roční produkci cca 1 000 hl.

Vytvoření několik scénářů potenciální simulace

„Mezi hlavní energetické komponenty pivovaru patří tepelné odpory (2 x 10 kW); chladič vzduch-voda 7,5 kW a nádrž chlazené vody 1,3 m³. Dále taky klimatizace-tepelné čerpadlo (ACHP), 3,5/3,2 kW (teplo/chlad),“ upřesnili vědci.

Pro řešení elektrické a tepelné zátěže se vytvořilo několik scénářů. Nejprve se potenciální simulace spustila s různými panely. Používal buď 350 W FV moduly, 390 W nezasklené PVT panely, nebo 260 W prosklené FVT moduly. Pro každý z nich byly uvažovány tři velikosti systému — 3,9 kW, 10 kW a 15 kW. Byly testovány proti klimatickým podmínkám v Malaze a Madridu ve Španělsku a ve Stuttgartu v Německu spolu s příslušnými ekonomickými metrikami.

„Dále se analyzovaly dvě konfigurace tepelného úložiště PVT-plus,“ dodali akademici. „První uvažuje, že zásobník má vnitřní spirálu, kudy proudí tekutina do/ze solárního pole. Pracovní tekutinou v zásobní nádrži je upravená voda, protože je složkou piva, o teplotě z vodovodu. Druhá konfigurace předpokládá, že pracovní tekutina v nádrži je stejná jako ta v solárním okruhu (voda) a vnitřní spirálou protéká upravená voda, která se později použije v procesu.

Proces vaření piva v malém měřítku

Simulace ukázala, že pouze fotovoltaický systém by mohl pokrýt 6,9 % až 28,2 % výroby elektřiny v závodě ve Stuttgartu o výkonu 4 kW a 28,2 % v minipivovaru Malaga o výkonu 15 kW. U systémů PVT byl rozsah 12,4 % až 27,1 % v Malaze, 10,4 % až 23,9 % v Madridu a 5,8 % až 16,9 % ve Stuttgartu.

„Když vezmeme v úvahu pouze tepelný příspěvek systémů PVT pro potřebu tepla ve fázi před varem, lze PVT pokrýt mezi 12 % až 47,6 % v Malaze, mezi 11,3 % a 42,4 % v Madridu a mezi 4,9 % a 27,6 % ve Stuttgartu,“ dodali vědci.

„Doba návratnosti všech fotovoltaických systémů bez ohledu na umístění je přibližně 4–6 let,“ uzavřeli. „V této studii, přestože Španělsko má vyšší sluneční záření, náklady na konvenční energii jsou nižší než v Německu, kompenzují ekonomickou analýzu. Doba návratnosti systémů PVT se pohybuje od 13 do více než 25 let.“

Jejich zjištění se prezentovala v dokumentu „Potenciál PVT pro proces vaření piva v malém měřítku: případová studie“. Ten se publikoval v Thermal Science and Engineering Progress. Výzkum provedli vědci ze španělské Andaluské asociace pro výzkum a průmyslovou spolupráci (AICIA) a univerzity v Seville.

Stejná výzkumná skupina nedávno zkoumala využití solární energie ke zvýšení energetické účinnosti ve dvou minipivovarech v Andalusii ve Španělsku. Jejich technicko-ekonomická analýza ukázala, že solární energie by mohla pomoci snížit vyrovnané náklady na teplo a chlad (LCOH) v minipivovaru ve Španělsku až o 29,7 %. A to v rozmezí od 7 Kč/kWh do 8 Kč/kWh.

Zdroj: pv-magazine, Vapol