Các nhà nghiên cứu ở Tây Ban Nha đã nghiên cứu tiềm năng sử dụng hệ thống quang điện (PV) hoặc quang điện-nhiệt (PVT) trong các nhà máy bia nhỏ và phát hiện ra rằng hệ thống PVT có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng lớn hơn nhưng thời gian hoàn vốn dài hơn.
Hình ảnh: Bernt Rostad, Wikimedia Commons
Các nhà nghiên cứu từ Hiệp hội nghiên cứu và hợp tác công nghiệp Andalusia của Tây Ban Nha (AICIA) đã nghiên cứu khả năng sử dụng năng lượng quang điện-nhiệt (PVT) để sản xuất bia. Cụ thể, họ đã xem xét việc sử dụng hệ thống PV vào các nhà máy bia nhỏ, được định nghĩa là những nhà máy có sản lượng hàng năm dưới 5.000 hectolit (hl).
“Hệ thống PVT có khả năng làm nóng nước pha chế trước và tạo ra điện”, các nhà nghiên cứu giải thích. “Do yêu cầu về nhiệt độ thấp và lạnh của quy trình pha chế, nên hệ thống đa thế hệ hỗ trợ năng lượng mặt trời tỏ ra phù hợp. Các nhà máy bia nhỏ thường không có nồi hơi hơi nước, thường dựa vào đầu đốt gas hoặc điện trở điện để cung cấp nhiệt. Ngoài ra, máy làm lạnh nén hơi nhỏ thường được sử dụng cho sản xuất lạnh”.
Để tiến hành điều tra, các nhà nghiên cứu đã xây dựng các mô phỏng tính toán bằng phần mềm TRNSYS, sử dụng các hồ sơ tải nhiệt và tải lạnh thực tế từ một nhà máy bia nhỏ của Tây Ban Nha nằm ở Jerez de la Frontera, miền nam Tây Ban Nha. Nhà máy bia này được cho là có thể sản xuất 650 lít bia theo từng đợt ba lần một tuần, tổng sản lượng hàng năm khoảng 1.000 hl.
Các nhà khoa học chỉ rõ: “Các thành phần chính liên quan đến năng lượng của nhà máy bia bao gồm điện trở nhiệt (2 x 10 kW); máy làm lạnh không khí-nước 7,5 kW, bể chứa nước lạnh 1,3 m3; và máy bơm nhiệt điều hòa không khí (ACHP), 3,5/3,2 kW (nhiệt/lạnh)”.
Để giải quyết tải điện và nhiệt, một số kịch bản đã được tạo ra. Đầu tiên, mô phỏng được chạy với các tấm pin khác nhau. Nó sử dụng các mô-đun PV 350 W, các tấm pin PVT không tráng men 390 W hoặc các mô-đun PVT tráng men 260 W. Đối với mỗi loại, ba kích thước hệ thống đã được xem xét — 3,9 kW, 10 kW và 15 kW. Chúng đã được thử nghiệm với các điều kiện khí hậu của Malaga và Madrid, Tây Ban Nha và Stuttgart, Đức, cùng với các số liệu kinh tế có liên quan.
“Hơn nữa, hai cấu hình của hệ thống lưu trữ PVT-plus-thermal đã được phân tích”, các học giả cho biết thêm. “Cấu hình đầu tiên xem xét rằng bể chứa có một cuộn dây bên trong nơi chất lỏng chảy đến/từ trường năng lượng mặt trời. Chất lỏng làm việc tại bể chứa là nước đã qua xử lý, vì nó là một thành phần của bia, ở nhiệt độ của đường ống chính. Cấu hình thứ hai xem xét rằng chất lỏng làm việc tại bể chứa giống với chất lỏng của mạch năng lượng mặt trời (nước) và qua cuộn dây bên trong, nước đã qua xử lý chảy qua sau đó được sử dụng trong quá trình này”.
Mô phỏng cho thấy hệ thống chỉ có PV có thể bao phủ từ 6,9% đến 28,2% sản lượng điện tại nhà máy Stuttgart 4 kW và 28,2% tại nhà máy bia nhỏ Malaga 15 kW. Với hệ thống PVT, phạm vi là 12,4% đến 27,1% tại Malaga, 10,4% đến 23,9% tại Madrid và 5,8% đến 16,9% tại Stuttgart.
Các nhà khoa học cho biết thêm: "Khi chỉ xét đến sự đóng góp nhiệt của các hệ thống PVT cho nhu cầu nhiệt ở giai đoạn trước khi sôi, thì PVT có thể đáp ứng được từ 12% đến 47,6% ở Malaga, từ 11,3% đến 42,4% ở Madrid và từ 4,9% đến 27,6% ở Stuttgart".
“Thời gian hoàn vốn cho tất cả các hệ thống PV, bất kể vị trí, là khoảng 4–6 năm”, họ kết luận. “Trong nghiên cứu này, mặc dù Tây Ban Nha có bức xạ mặt trời cao hơn, chi phí năng lượng thông thường thấp hơn ở Đức bù đắp cho phân tích kinh tế. Thời gian hoàn vốn cho các hệ thống PVT dao động từ 13 đến hơn 25 năm”.
Những phát hiện của họ đã được trình bày trong “PVT potential for a small-scale brewing process: A case study,” được công bố trên tạp chí Thermal Science and Engineering Progress. Các nhà khoa học từ Hiệp hội nghiên cứu và hợp tác công nghiệp Andalusia của Tây Ban Nha (AICIA) và Đại học Seville đã tiến hành nghiên cứu.
Có hơn 2.000 nhà máy bia nhỏ ở Hoa Kỳ, đây là một cơ hội lớn nữa để năng lượng mặt trời hỗ trợ các doanh nghiệp nhỏ.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
