Potencial da energia solar térmica e fotovoltaica para o arranjo produtivo local de laticínios de Pernambuco

Resumo

O Estado de Pernambuco conta com Arranjos Produtivos Locais (APL), os quais são aglomerações territoriais de agentes econômicos, políticos e sociais, com foco em um conjunto específico de atividades econômicas (SECTI/PE, 2017). O APL de laticínios, possui cerca de 176 indústrias nesta região, das quais cerca de 95,4% são consideradas empresas de micro e pequeno porte, e no ano de 2021 foram produzidos aproximadamente 1 bilhão e 64 mil litros de leite. (XIMENES, 2021). Este APL tem o município de Garanhuns como o seu polo e possui algumas demandas de engenharia relacionadas com gargalos nos processos de fabricação de queijo, eficiência energética e sustentabilidade ambiental, portanto, precisa de soluções que proporcionem tanto melhorias de produtividade e de qualidade ao setor, quanto a redução de custos operacionais e resíduos poluentes através da minimização do desperdício energético. Uma alternativa ao problema de eficiência energética está na integração de fontes auxiliares de energia com caráter renovável e independente, de maneira que possam ser instaladas diretamente nas fazendas (NETO, 2020). O sol é a principal fonte de energia do planeta, estando incorporado à vida e cultura da humanidade através de milênios. Quanto ao aproveitamento de sua energia, a difusão da tecnologia solar no Brasil está em fase de crescimento, tal que é possível vislumbrar a sua implantação e consolidação definitiva na sociedade brasileira. Uma reflexão sobre as características que essa tecnologia assume hoje é um exercício necessário para aqueles que se preocupam com a promoção de um desenvolvimento sustentável, autônomo e solidamente alicerçado (FRAIDENRAICH et al, 2022). A geração de energia elétrica com sistemas fotovoltaicos é uma atividade econômica que está em expansão no Brasil, entretanto, ela ainda não foi extensivamente estudada no contexto das fazendas leiteiras (NETO et al, 2022). Por outro lado, a maioria das demandas térmicas do setor de laticínios são de temperaturas abaixo de 100 °C, dessa forma, a energia solar térmica se apresenta como apropriada para o pré-aquecimento de materiais, em processos de a pasteurização do leite e na esterilização de equipamentos (SCHNITZER et al, 2007). Além disso, a implementação de energia solar térmica em processos de aquecimento pode substituir uma parcela do consumo de combustíveis fósseis, o que reduz as emissões de gases poluentes. Em lugares onde a rede elétrica não é confiável (seja por intermitência, acesso limitado ou inexistência), as tecnologias de energia renovável tendem a ser particularmente adequadas, já que elas podem fornecer energia em pequena escala, mas o suficiente para atender as demandas das populações locais. Porém, independente da viabilidade técnica de um determinado sistema de energia renovável, uma análise da sua viabilidade econômica se faz necessária (LUKUYU et al, 2019). Dentro desse contexto, o objetivo deste trabalho foi determinar o potencial da utilização energia solar, como fonte auxiliar de energia, para atender as demandas energéticas de plantas processadoras de laticínios de pequeno porte. Para tal fim, foi projetado um sistema de produção de queijos, para os produtores do APL de laticínios de Pernambuco, com capacidade para processar 200 L de leite. O sistema consiste de um tanque de processo com camisa dupla, por onde circula um fluido de trabalho, integrado com sistemas de aquecimento e refrigeração para realizar o processo de pasteurização, e uma câmara fria para realizar o processo de maturação.  No processo de aquecimento, o leite é aquecido dentro do tanque empregando vapor gerado com a utilização de Gás Liquefeito de Petróleo (GLP) como combustível, e resfriado empregando a circulação forçada de água gelada, vinda de uma unidade condensadora acoplada a um trocador de bobina helicoidal. A câmara fria foi projetada realizar o armazenamento e maturação dos queijos e as suas dimensões são compatíveis com a escala de produção esperada. A proposta de inserção da energia solar se dá através de um sistema termossolar para auxiliar o processo de aquecimento da água, e de um sistema fotovoltaico para atender as demandas energéticas dos sistemas de refrigeração. A análise de viabilidade econômica foi realizada usando as técnicas de Life Cost Saving (LCS), Payback e Taxa Interna de Retorno (TIR). Adicionalmente, foi determinado o potencial de aquecimento global relacionado em cada processo. Os resultados mostraram que o sistema de fabricação de queijo tem custos de implantação e operação anual de ≈R$41.000,00 e ≈R$24.000,00, respectivamente, considerando um ciclo de fabricação diária, A inserção da energia solar requer investimento de ≈R$46.000,00 apresentado um payback de 2,4 anos e 6 anos para o sistema termosssolar e fotovoltaico, e contribui para a diminuição do Global Warming Potencial (GWP) e custos de operação em 32,1% e 48%, respectivamente.