Article

Evaluation of the cost-effectiveness of grid-connected photovoltaic solar energy in wineries

Avaliação do custo-benefício da utilização de sistemas de energia solar fotovoltaica ligados à rede elétrica em adegas

¹ Universidad Politécnica de Madrid, Agroforestry Engineering Department, Ciudad Universitaria s/n, 28040 Madrid, Spain
² Universidade de Évora, Escola de Ciências e Tecnologia, Departamento de Engenharia Rural, MED - Instituto Mediterrâneo para a Agricultura, Ambiente e Desenvolvimento, Apartado 94, 7002-554 Évora, Portugal

^* Corresponding author: Tel: +34 913365666, e-mail: joseluis.garciaf@upm.es

Received: 26 January 2021
Accepted: 12 April 2021

Abstract

The objective of this study was to analyze the cost-effectiveness of photovoltaic (PV) solar energy in wineries. The factors analysed were solar radiation, cost of PV installation, prices in the public electricity grid, size of the winery, power of installed panels, influence of the decreased consumption during weekends, and seasonality in the consumption. The study has been based on the European TESLA project, in which 39 energy audits were carried out in wineries in four European countries. A winery of 30,000 hL/year was characterized as a representative winery. The results showed that seasonality was key in the profitability of the system for self-consumption, related to the optimum power to be installed of PV. It was recommended to install, as an optimal PV power, the stable electrical power that is demanded in the daytime period. Optimizing the installed power of PV panels in the representative winery, the percentage of electrical energy consumption covered by photovoltaic energy varied between 16% and 22%. The percentage of the cost of electric energy covered varied between 18% and 24%, with payback values between 18 years (3.1 peak sun hours of solar radiation -PSH) and 10 years (5.6 peak sun hours of solar radiation - PSH). All the factors involved were analyzed.

Resumo

O objetivo deste estudo foi analisar a relação custo-benefício da utilização da energia solar fotovoltaica (PV) em adegas. Os fatores estudados foram a radiação solar, o custo da instalação fotovoltaica, o preço da energia elétrica na rede pública, a dimensão da adega, a potência dos painéis instalados, a influência da queda no consumo no fim de semana e a sazonalidade no consumo de energia elétrica. O estudo baseou-se no projeto Europeu TESLA, no qual foram realizadas 39 auditorias energéticas em adegas de quatro países europeus. Uma adega que produz 30.000 hL / ano foi considerada como sendo representativa. Os resultados mostraram que a sazonalidade é fundamental para a rentabilidade do sistema em autoconsumo, relacionada com a potência de PV ótima a ser instalada. Foi recomendado instalar, como potência fotovoltaica ideal, a potência elétrica estável que supre as necessidades do período diurno. Otimizando a potência instalada dos painéis fotovoltaicos na adega em estudo, a percentagem do consumo de energia elétrica coberto pela energia fotovoltaica variou entre 16% e 22% e o custo da energia elétrica variou entre 18% e 24%, com valores de período de retorno entre 18 anos (3,1 PSH de radiação solar) e 10 anos (5,6 PSH de radiação solar). Todos os fatores identificados foram analisados.