INVERNADERO AUTÓNOMO

SOLHO BV – Región de Nouvelle-Aquitaine (Francia)

Resumen

Una máquina MICRO Rank® ORC ha sido integrada en un campo de invernaderos de alta tecnología en el sur de Francia. Esta acción es parte de un sistema integrado innovador llamado SPRHOUT (Solar-PoweRed Horticultural Off-grid UniT), desarrollado por la empresa SOLHO BV. El sistema almacena la energía solar en una batería térmica. La energía térmica almacenada se usa para calentar los invernaderos y/o se convierte en refrigeración o electricidad. El MICRO Rank® ORC produce hasta 2,5 kWe de potencia neta a partir de 50 kWt de calor renovable a 90 °C. Esta combinación de sistemas da como resultado ahorros de hasta un 90% en costos operativos y un 75% menos de emisiones de CO2e en comparación con los sistemas convencionales.

schematic of geothermal ORC operation

Producción de alimentos en invernaderos

En 30 años a partir de ahora, la población mundial habrá alcanzado alrededor de diez mil millones de personas, con el crecimiento demográfico más dramático ocurriendo en los países más pobres del mundo. Por lo tanto, habrá 2 mil millones más de personas viviendo en la llamada región del cinturón solar. La agricultura tendrá que duplicar la producción de alimentos para sostener a la población mundial, con una operación sostenible, empleando menos recursos y causando un menor impacto ambiental.

Los invernaderos comerciales producen frutas y verduras en grandes volúmenes para los consumidores, protegiendo a los cultivos del exceso de frío, calor y plagas no deseadas. Esto hace posible cultivar ciertas frutas y verduras durante todo el año, incluso en entornos con temperaturas ambientales extremas.

La calefacción en los invernaderos generalmente se basa en combustibles fósiles no renovables como el petróleo y el gas natural consumidos para construir hornos eléctricos y calentadores convectivos, que consumen mucha energía, son contaminantes y costosos. Además, la construcción de un invernadero y su conexión al gas y la electricidad en algunas regiones (Oriente Medio y África del Norte) es un verdadero desafío. No pueden disponer de la amplia infraestructura necesaria como en otros países más desarrollados, pero a la vez cuentan con abundantes horas de sol al año.

El proyecto – SPRHOUT

SPRHOUT (Solar PoweRed Horticultural Off-grid UniT), desarrollado por SOLHO BV, es un sistema de generación, transformación y almacenamiento energético innovador que proporciona una solución renovable eficaz para alimentar invernaderos. Están diseñados para garantizar la autosuficiencia energética de los invernaderos, que requieren un amplio suministro de calefacción, refrigeración y electricidad.

El sistema opera captando energía solar en colectores solares, transformándola en energía térmica (800 W/m2) y almacenándola en una unidad de almacenamiento de energía térmica (TES por sus siglas en inglés, Thermal Energy Storage), lo que le permite funcionar de manera continua. La energía almacenada se extrae cuando se necesita para calefactar los invernaderos o se convierte en refrigeración mediante un ciclo de absorción o electricidad mediante el ciclo ORC Rank. Cuenta con una unidad de respaldo (por ejemplo, un quemador de biogás o combustible fósil) para la falta de energía solar y minimiza los riesgos para los cultivos.

La producción autónoma de electricidad, calor y frío ofrece resistencia a la volatilidad del precio del combustible y alivia las preocupaciones en áreas geográficas con infraestructura energética poco confiable. Con esta solución, los proyectos hortofrutícolas sin conexión a red se pueden implementar en cualquier lugar.

TES reduce los costos en un 30 % en comparación con las soluciones comerciales, lo que resulta en un ahorro de hasta el 90 % en los costos operativos (OPEX), y permite un tiempo de recuperación de la inversión inferior a cinco años. Además, reduce un 75 % las emisiones de CO2e en comparación con los sistemas convencionales, ahorrando 4542 toneladas de CO2e al año para una granja típica de invernadero de 5 hectáreas. Tiene un diseño flexible (p. ej., potencia de salida), modular (montado sobre patines), escalable para proyectos hortofrutícolas que van de 0,1 a 30 hectáreas, y lo suficientemente sencillo como para que lo utilicen personas sin conocimientos técnicos especializados.

La prueba de concepto de SPRHOUT ha sido diseñada y construida en el sur de Francia, junto a un invernadero de 3 ha que produce kiwis en funcionamiento comercial. Se puso en marcha con éxito en marzo de 2019 y funciona gracias al software propietario de SOLHO para el control y la optimización en tiempo real de forma automática.

SPRHOUT schematic operation

SOHLO BV

SOLHO fue fundado en 2017. SOLHO es una empresa de alta tecnología con sede en Delft (Países Bajos). El equipo de SOHLO está compuesto principalmente por doctores en ingeniería y tiene más de 10 años de experiencia en la industria energética solar para desarrollar plantas de energía solar térmica a gran escala para la industria hortofrutícola. Los tamaños de los proyectos están en el rango de 100 kWth hasta unos pocos MWth.

SOLHO ha ganado ya diversos premios por el sistema SPROUHT, como la selección como finalista de Start-up Energy Transition (SET) Awards 2018 (recibiendo el primer premio en la categoría «Energía, Agua, y Alimentos»), VIDA demonstration voucher 2020, Solar Impulse efficient Solution Label, Climate-KIC EU Top 50 Millennial Start-ups, y IEEE N3XT® Star, entre otros.

SOHLO logo

Rank® MICRO

Rank® MICRO se utiliza para producir la electricidad que requiere el invernadero a partir de la energía térmica almacenada en el depósito y producida por la planta solar. Este sistema puede producir hasta 2,5 kWe de electricidad de potencia neta, con una temperatura de entrada de la fuente de calor de hasta 50 kWt entre 90 y 120 °C, mientras produce agua caliente entre 30 y 50 °C. Es relativamente pequeño, ocupando sólo 0,96 m2 de superficie y 1,4 m de altura.

Aunque aquí se utiliza en una industria hortofrutícola, Rank® MICRO es ideal para aplicaciones de muy baja potencia (microgeneración/microcogeneración), incluidos los usos residenciales y comerciales ligeros variados.

PRODUCT-MICRO1-TH