Estudio de viabilidad de invernaderos de alto rendimiento productivo con atmósfera enriquecida en CO2

Abstract

El proyecto consiste en el estudio de viabilidad de diseño de un invernadero para frutales y/u hortalizas en sinergia con una instalación industrial, enmarcado en el concepto de ecología industrial. Para ello se enfocará la investigación en la posibilidad de invernaderos con alta concentración de CO2 en atmósfera. El objetivo de la alta concentración de este gas sería aumentar el rendimiento de producción, aumentando el ritmo de crecimiento y reduciendo el consumo de agua con respecto a sistemas de cultivo más tradicionales. Otros beneficios de la interacción agroindustrial como el uso de calor residual o la reutilización de subproductos de las explotaciones serán estudiados con el fin de obtener el diseño más funcional. Se propusieron varios diseños de instalaciones integradas, sobre los que se estudió la viabilidad de 2 modelos de cogeneración con invernadero de cultivo de pepinos y plantas de procesamiento de alimentos: - con industria de frescos - con industria de encurtidos Se plantearon las necesidades energéticas de las instalaciones dimensionadas en base a la producción de alimento y el CO2 necesario. Para cada modelo se compararon 3 ciclos de cuatrigeneración de biomasa, con sistemas de refrigeración y captura de CO2. El criterio principal de diseño es posibilitar el suministro requerido de CO2. Por último, tras comprobar la viabilidad técnica, se realizó el estudio de viabilidad económica del suministro energético del conjunto. Se estima un mayor rendimiento energético y económico si se enfoca el binomio agroindustrial a la producción de encurtidos, dado que distribuye la potencia demandada a lo largo de más horas y no requiere de tanta potencia de refrigeración, con el ciclo de cogeneración que suministra la energía del conjunto dimensionado para el mayor número operable de horas y la menor potencia instalada.

The project consists of the feasibility study of the design of a greenhouse for fruit trees and/or vegetables in synergy with an industrial installation, framed in the concept of industrial ecology. The research will focus on the possibility of greenhouses with high concentration of CO2 in the atmosphere. The objective of the high concentration of this gas would be to increase production yields, increasing the growth rate and reducing water consumption with respect to more traditional cultivation systems. Other benefits of agro-industrial interaction such as the use of waste heat or the reuse of farm by-products will be studied in order to obtain the most functional design. Several integrated facility designs were proposed, on which the feasibility of 2 cogeneration models with cucumber growing greenhouses and food processing plants were studied: - with produce industry - with pickle industry The energy requirements of the facilities were dimensioned on the basis of the food production and the CO2 required. For each model, 3 biomass quadrigeneration cycles were compared, with refrigeration and CO2 capture systems. The main design criterion is to enable the required CO2 supply. Finally, after checking the technical feasibility, the economic feasibility study of the energy supply of the whole plant was carried out. A higher energy and economic performance is estimated if the agro-industrial complex is focused on the production of pickles, since it distributes the demanded power over more hours and does not require so much cooling power, with the cogeneration cycle supplying the energy of the set dimensioned for the highest operable number of hours and the lowest installed power.