Al acoplar sus sistemas de energía, calefacción y refrigeración, el mercado mayorista de frutas de Mittelbaden (Alemania) logró reducir en un 50% los costes de energía relacionados con el funcionamiento de sus instalaciones de almacenamiento en frío. En el corazón de la red hay un controlador central basado en un Power Panel de B&R, que asegura que los sistemas individuales interactúen con una eficiencia óptima.

El centro de control de energía del mercado mayorista de frutas en Mittelbaden, Alemania. Con el apoyo activo de B&R, aeteba desarrolló una solución de control modular y escalable que acopla todos sus sistemas de suministro de energía. (Fuente: aeteba GmbH)

En el transcurso de un año, las manzanas cultivadas localmente en los estantes del supermercado dejan una mayor huella ecológica que sus primos importados. Esto ha sido confirmado por estudios que comparan las emisiones de dióxido de carbono asociadas al cultivo, transporte y almacenamiento de productos frescos. Sorprendentemente, el costo ambiental de las cámaras frigoríficas de uso intensivo de energía supera significativamente el del transporte de los frutos recién cosechados de grandes plantaciones en la mitad del mundo.

Sin embargo, la balanza puede inclinarse pronto a favor de su amistoso huerto local. Mediante la creación de vínculos inteligentes entre sus diversos sistemas de suministro y la incorporación de energía renovable, los productores de productos farmacéuticos, alimentos y bebidas, así como los procesadores de plásticos, los hoteles y, por supuesto, las instalaciones de almacenamiento en frío, pueden reducir al mínimo el impacto de sus empresas de gran consumo de energía tanto en el medio ambiente como en sus resultados.

Alto consumo de energía

Un ejemplo: el mercado de frutas al por mayor en Mittelbaden. En su sede en Oberkirch, entre el Rin y la Selva Negra, en una de las regiones de cultivo de frutas más grandes de Alemania, el grupo de productores de 3.100 miembros opera más de 50 instalaciones de almacenamiento en frío que albergan un total de 550 cámaras frigoríficas, 45 salas de congelación y 12.100 salas de atmósfera controlada para 11.000 toneladas métricas de frutas pomáceas.

Hasta finales de 2014, los 4.987 megavatios hora de refrigeración que estas instalaciones requieren cada año se generaron utilizando enfriadores convencionales. Sólo esto representaba un estimado del 65% del consumo total de energía del mercado de 2.557 megavatios hora, con el resto destinado a la operación de las líneas de limpieza, clasificación y envasado. Para proporcionar la electricidad necesaria - a un costo total de 409.100 euros por año - la compañía de servicios públicos consumió una cantidad calculada de 6.649 megavatios hora de energía primaria. Esto ni siquiera explica los 58.000 euros de gas - otros 1.284 megavatios hora de energía primaria - necesarios para calentar los edificios.

Suministro de energía inteligente a medida

En el centro del nuevo sistema de suministro de energía diseñado y puesto en práctica por aeteba se encuentra una unidad combinada de calor y energía con capacidades eléctricas y térmicas de 200 y 256 kilovatios, respectivamente. La energía y el calor residual se utilizan principalmente para generar energía para la refrigeración. (Fuente: aeteba GmbH)

"En el pasado, los sistemas de calefacción y refrigeración funcionaban de forma completamente independiente unos de otros", explica Elmar Sporer, el Director de I+D de aeteba, responsable de la planificación y aplicación de la nueva solución de generación y distribución de energía para el almacén de venta al por mayor. "Aunque esto mantuvo el diseño relativamente simple, no hizo un uso eficiente de la energía disponible."

Una solución optimizada tanto desde el punto de vista ecológico como económico debe tener en cuenta todos los procesos de generación y distribución de calefacción, refrigeración y energía. Lo más importante es que debe ser diseñado a medida de manera que permita una interacción inteligente entre estos sistemas.

"Dado que las circunstancias varían de un lugar a otro", explica Sporer, "el controlador supervisor responsable de la conexión en red de los sistemas de energía debe ser fácilmente adaptable. Los controladores disponibles que encontramos sólo cubrían una parte de nuestras necesidades o simplemente eran demasiado rígidos, así que decidimos desarrollar nuestra propia solución basada en componentes estándar de B&R."

Control escalable y adaptable

Para Aeteba, los argumentos decisivos a favor de la tecnología B&R fueron la escalabilidad y la modularidad que la hacen particularmente rentable. En el corazón de la nueva solución de control hay un panel de energía que sirve doblemente como HMI y plataforma de control. Para el mercado mayorista de Mittelbaden, aeteba seleccionó un Power Panel 520 sin ventilador con un procesador Intel Atom y una pantalla táctil de 15". Si es necesario, las aplicaciones HMI y de control creadas en Automation Studio pueden ser fácilmente portadas a una variante de Power Panel con un procesador más potente o una pantalla más grande o a un PC industrial con un panel de control remoto. En los casos en que se desee adquirir datos de producción, también se puede integrar el sistema de control del proceso APROL. Para comunicarse con los distintos componentes del sistema, aeteba utiliza módulos de los sistemas X20 y X67 de B&R. Este último ofrece módulos de E/S con clasificación IP67 que permiten a los diseñadores controlar subsistemas remotos o integrarlos directamente, a través de X2X por ejemplo.

El 80% de la electricidad producida internamente

El mercado mayorista de frutas de Oberkirch ha utilizado esta solución para controlar el nuevo sistema de suministro de energía implementado por aeteba, que está construido en torno a una unidad combinada de calor y energía con capacidades eléctricas y térmicas de 200 y 256 kilovatios, respectivamente. Por razones económicas, el sistema fue diseñado para cubrir el 80% de las necesidades totales de electricidad de la instalación. La electricidad generada en la casa se utiliza casi exclusivamente para hacer funcionar el refrigerador (1.389 megavatios hora o 162.700 euros al año), lo que deja sólo 881 megavatios hora para ser comprados al proveedor de servicios. La energía de refrigeración adicional (820 megavatios hora) es proporcionada por un refrigerador de absorción que utiliza el calor residual de la unidad combinada de calor y energía. La energía suplementaria para los sistemas de calefacción y refrigeración es proporcionada por 409 metros cuadrados de paneles solares (219 megavatios hora) y una pequeña caldera de gas (219 megavatios hora).

"Las ventajas de la solución de B&R son su escalabilidad, modularidad y facilidad de uso. Además de ofrecernos posibilidades de mantenimiento a distancia que nos permiten acceder hasta el nivel de campo, la tecnología de B&R nos permitió crear una solución de control que se adapta rápida y fácilmente al sistema de suministro de energía personalizado de cada lugar para garantizar una alta disponibilidad". Elmar Sporer, Director de I+D, aeteba GmbH

Los costes energéticos se reducen a la mitad

La combinación de sistemas de suministro de energía hechos a medida y la solución de control de B&R permitieron establecer una interacción óptima entre los sistemas y reducir a la mitad los costos de energía del almacén mayorista de frutas - de 467.000 euros a sólo 234.000 euros - a pesar de la incorporación de una sala de subastas no refrigerada previamente al sistema de control climático.

Esto explica la perspectiva optimista de Sporer sobre el futuro: "Se ha demostrado que la combinación de refrigeración, calor y energía reduce los costos de la energía y mejora la huella de carbono de casi todas las empresas de gran consumo energético con un consumo continuo de más de 100 kilovatios de electricidad que también necesitan energía térmica para la refrigeración y/o la calefacción. Los costes de inversión se pagan por sí mismos en unos pocos años, y beneficia tanto al clima como a la sociedad".

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