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De calderas de gas natural a energía solar en granjas porcinas: paneles híbridos PVT y bombas de calor en una experiencia piloto en Bélgica

Escrito por: Andrea Costantino - Instituto de Ciencia Animal, Universitat Politècnica de València, València, España , Jarissa Maselyne - ILVO (Flanders Research Institute for Agriculture, Fisheries and Food), Technology and Food Science, Merelbeke-Melle, Belgium , Manon Everaert - Department of Electromechanical, Systems and Metal Engineering, Ghent University, Ghent, Belgium ILVO (Flanders Research Institute for Agriculture, Fisheries and Food), Technology and Food Science, Merelbeke-Melle, Belgium , Petros Demissie Tegenaw - ILVO (Flanders Research Institute for Agriculture, Fisheries and Food), Technology and Food Science, Merelbeke-Melle, Belgium , Steven Lecompte - Department of Electromechanical, Systems and Metal Engineering, Ghent University, Ghent, Belgium Flanders Make, FlandersMake@UGent – corelab MIRO, Leuven, Belgium

ENERGÍAS RENOVABLES: MÁS ALLÁ DE UNA CUESTIÓN AMBIENTAL

En marzo de 2026, el petróleo Brent volvió a superar la barrera psicológica de los 100 dólares por barril como consecuencia de la situación geopolítica mundial.

La historia parece repetirse y, más de 50 años después de la primera crisis petrolífera de 1973, el sector productivo vuelve a preocuparse por el impacto del aumento de los precios de los combustibles fósiles en la producción, mientras que los consumidores temen su efecto sobre el bolsillo.

Esta situación también afecta al sector porcino:

Por el incremento de costes directamente asociados al consumo energético de las granjas, especialmente relevante en la climatización de las naves.

Por el aumento de los costes indirectamente relacionados con la energía (como el suministro de pienso).

En este contexto, resulta necesario desvincular, en la medida de lo posible, los costes productivos de los combustibles fósiles, con el fin de reducir la volatilidad del precio del producto final y, al mismo tiempo, el riesgo empresarial para el ganadero.

La implementación de tecnologías renovables directamente en las granjas porcinas puede constituir una solución estratégica ya que, al reducir la dependencia de las granjas de los combustibles fósiles, desempeñan un papel fundamental en:

 

La sostenibilidad ambiental, al contribuir a la descarbonización del sector.

La sostenibilidad económica, al disminuir la exposición a la volatilidad de los precios energéticos1.

LA GRANJA EXPERIMENTAL Y SUS SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN

Actualmente, una de las soluciones más extendidas a nivel comercial para integrar fuentes de energía renovables en granjas porcinas consiste en la instalación de paneles fotovoltaicos en la cubierta de las naves o en parcelas contiguas.

No obstante, a nivel de investigación se están explorando otras soluciones innovadoras más avanzadas que permitan un aprovechamiento más eficiente de las fuentes renovables.

Entre ellas destacan las soluciones experimentales desarrolladas en el proyecto Horizonte 2020 RES4LIVE2, orientado a incrementar el uso de energías renovables en la ganadería.

En el marco del proyecto, y en colaboración con el Instituto de Investigación de Flandes para la Agricultura, la Pesca y la Alimentación (ILVO) y la Universidad de Gante (Bélgica), se ha desarrollado e implementado un sistema experimental que integra paneles solares híbridos (fotovoltaicos y térmicos, PVT) con dos bombas de calor para la calefacción de una granja porcina experimental.

Este sistema ha permitido encontrar una alternativa a la caldera de gas natural a condensación que tradicionalmente abastecía la instalación.

La granja experimental es representativa de una pequeña granja comercial porcina de ciclo cerrado. Su configuración se detalla en la planimetría presentada en la Figura 1 donde se observa que la instalación está compuesta por dos bloques principales.

En el bloque situado al noroeste se ubican las salas correspondientes a las primeras fases del ciclo productivo, como inseminación, gestación, maternidad y destete.

En el bloque situado al noreste se encuentran 16 salas de engorde. La instalación se completa con diversos espacios técnicos, como oficinas, almacenes y vestuarios.

En conjunto, la granja puede albergar una ocupación máxima de:

136 cerdas en producción
576 lechones
640 cerdos en engorde

En cuanto al control climático, todas las salas están equipadas con ventilación mecánica, mientras que los sistemas de calefacción varían en función del tipo de sala:

En la sala de maternidad se utilizan lámparas radiantes que se activan únicamente durante los primeros días de vida de los lechones. Estas salas también cuentan con nidos calefactados de material polimérico, alimentados con agua caliente a 40 °C.

En la sala de destete se emplea un sistema de suelo radiante de hormigón, igualmente alimentado con agua caliente a 40 °C.

Las salas de engorde se climatizan utilizando el propio aire de ventilación.

El aire se introduce a través de bocas laterales situadas a nivel del suelo y circula por conductos instalados bajo el pavimento, donde se calienta mediante tubos aleteados alimentados con agua caliente a 70 °C. Posteriormente, el aire caliente se extrae a través de chimeneas de ventilación.

LA GRANJA EXPERIMENTAL Y SUS SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN

Antes de la implementación del sistema experimental, toda la demanda térmica de la granja, tanto para calefacción como para la producción de agua caliente sanitaria, era cubierta por una caldera de gas natural de 60 kW.

Los paneles PVT (Imagen 1A) son una tecnología innovadora que comienza a explorarse en el ámbito ganadero.

Combinan en un único elemento un panel fotovoltaico y un colector solar térmico, lo que permite producir simultáneamente energía eléctrica y energía térmica a partir de la radiación solar.

Esta configuración presenta una ventaja en términos de eficiencia respecto a los paneles fotovoltaicos convencionales.

En los paneles fotovoltaicos tradicionales, las altas temperaturas alcanzadas por las celdas reducen su rendimiento, es decir, su capacidad de convertir la radiación solar en electricidad.

En los paneles PVT, un fluido caloportador que circula por el panel absorbe parte de ese calor, reduciendo la temperatura de las celdas y mejorando así su rendimiento eléctrico. Al mismo tiempo, el calor recuperado puede aprovecharse como energía térmica útil.

En la instalación experimental de ILVO, la energía térmica producida por los paneles PVT se almacena en un tanque de almacenamiento térmico.

Este tanque actúa como fuente de calor para dos bombas de calor (Imagen 1B), que constituyen el elemento central del sistema energético de la granja y permiten producir agua caliente a 40 °C (bomba de calor a baja temperatura) y a 70 °C (bomba de calor a alta temperatura) para los diferentes usos previamente mencionados.

Las bombas de calor son máquinas térmicas capaces de transferir calor desde un reservorio de temperatura (el tanque de almacenamiento térmico) hacia otro a temperatura superior (el ambiente interior), mediante un ciclo termodinámico accionado por un compresor eléctrico3.

En este contexto, la integración de los paneles PVT con las bombas de calor aporta una doble ventaja:

La electricidad generada por los paneles puede cubrir total o parcialmente la demanda eléctrica de los compresores, reduciendo el consumo de electricidad de la red.

El calor almacenado en el tanque proporciona a las bombas de calor una fuente térmica ya precalentada por la energía solar, lo que reduce el salto térmico necesario para alcanzar las temperaturas requeridas (40 °C y 70 °C).

Los paneles PVT y las bombas de calor funcionan de forma complementaria dentro de un sistema energético altamente integrado, aumentando la eficiencia global del sistema, que ya no depende del suministro de gas natural.

En ausencia de radiación solar, la producción de energía térmica y eléctrica por parte de los paneles PVT es nula.

En estas condiciones, la totalidad de la energía eléctrica consumida por la granja se obtiene de la red eléctrica, mientras que las bombas de calor pueden seguir funcionando durante un tiempo, aprovechando la energía térmica almacenada en el tanque, que está adecuadamente aislado para minimizar las pérdidas de calor.

Cuando la temperatura en el interior del tanque disminuye excesivamente, entra en funcionamiento el aerorefrigerador.

En este caso, el equipo puede operar como intercambiador de calor con el ambiente exterior, permitiendo transferir calor desde el ambiente exterior al tanque y elevar así la temperatura del agua almacenada.

De este modo, el sistema puede seguir proporcionando una fuente térmica a las bombas de calor incluso cuando no hay radiación solar disponible.

Cuando la radiación solar es elevada y la producción térmica de los paneles PVT supera la demanda del sistema, el mismo aerorefrigerador puede utilizarse para disipar al ambiente el exceso de calor del circuito.

De esta forma, se evita que la temperatura del tanque alcance valores demasiado elevados, garantizando un funcionamiento estable y seguro del sistema.

RESULTADOS OBTENIDOS Y FUTURAS INVESTIGACIONES

El sistema energético descrito se encuentra actualmente en fase de estudio mediante el análisis de los datos adquiridos a través de un sistema de monitorización de sus distintos componentes, complementados con simulaciones numéricas destinadas a evaluar su comportamiento en diferentes condiciones operativas.

Los primeros resultados indican que la integración de paneles solares híbridos PVT con bombas de calor constituye una solución técnicamente viable para cubrir la demanda térmica de una granja porcina sin depender de una caldera de gas natural.

Con el objetivo de maximizar la eficiencia del sistema y adaptarlo a diferentes tipologías de granja, las investigaciones en curso ponen de manifiesto la necesidad de profundizar en aspectos como:

Para el sector porcino español, esta solución podría resultar especialmente interesante, ya que su funcionamiento se beneficia de condiciones climáticas caracterizadas por una elevada radiación solar.

Este contexto podría favorecer un mayor aprovechamiento de la energía térmica y eléctrica generada por los paneles PVT, aumentando la eficiencia global del sistema y su potencial aplicación en explotaciones comerciales.

Antes de trasladar esta solución a entornos productivos reales, es necesario abordar diversas cuestiones críticas.

Entre ellas destaca el coste inicial de inversión4, que actualmente puede representar una barrera importante para su adopción por parte de los ganaderos.

Aunque el sistema puede resultar competitivo desde el punto de vista operativo gracias al ahorro en combustibles fósiles y la disminución de las emisiones asociadas, la elevada inversión inicial puede ser un obstáculo para su difusión.

En este sentido, el desarrollo de programas de apoyo o sistemas de subvención podría facilitar su adopción y dar lugar a una mayor implantación que, a su vez, contribuiría a generar economías de escala y a reducir progresivamente el coste de la tecnología.

BIBLIOGRAFÍA
1. A. Costantino, S. Calvet, E. Fabrizio, The Use of Renewable Energy Sources as a Driver to Reduce the Carbon Footprint of the Livestock Sector, in: T. Bartzanas (Ed.), Technology for Environmentally Friendly Livestock Production, Springer International Publishing, Cham, 2023: pp. 217–250. https://doi.org/10.1007/978-3-031-19730-7_9.
2. D. Tyris, D. Manolakos, T. Bartzanas, S. Benni, T. Amon, J. Maselyne, S. Lecompte, P. Grammelis, A. Balafoutis, G. Zhang, H. Hoes, J. Gomes, RES4LIVE – Energy Smart Livestock Farming towards Zero Fossil Fuel Consumption, 2022. https://doi.org/10.51202/9783181024065-493.
3. A. Costantino, S. Calvet, E. Fabrizio, Energy Efficient Livestock Housing, in: Q. Zhang (Ed.), Encyclopedia of Digital Agricultural Technologies, Springer International Publishing, Cham, 2023: pp. 465–480. https://doi.org/10.1007/978-3-031-24861-0_167.
4. M. Everaert, J. Maselyne, R. Tassenoy, J. Van Nieuwenhuyse, S. Lecompte, Assessing renewable energy installations in pig farms from a financial and environmental perspective: a case study in the EU, Renew. Energy 256 (2026) 124291. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.renene.2025.124291.

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