Perfecta interacción entre el tanque de almacenamiento de hielo y las bombas de calor.
Resumen
En muchas industrias y en el sector privado, los costes de calefacción y el consumo de energía son factores de coste significativos. Según la Agencia Federal de Medio Ambiente, el sector de la calefacción representa más del 50 % del consumo total de energía final de Alemania. Este potencial ofrece un amplio abanico de oportunidades de optimización empresarial y acción sostenible.
El acoplamiento térmico es una solución prometedora. Combina varios sistemas de energía térmica para maximizar la eficiencia energética y el aprovechamiento de los recursos. En el All Electric Society Park de Blomberg, desempeña un papel central en el acoplamiento de sectores para garantizar la autosuficiencia energética del parque.
Suministro eficiente de calor a través de una red de calefacción local fría
En el All Electric Society Park, una red de calefacción urbana en frío de quinta generación (5GDHC) garantiza la máxima eficiencia y sostenibilidad en el suministro de calor. Esta red de suministro central cubre todas las necesidades de calefacción y refrigeración de todas las aplicaciones del parque, incluidos los cubos, el pabellón y el parque de carga. Está diseñado para bajas temperaturas del sistema y puede funcionar a una temperatura máxima de hasta 35 °C.
Una red, todas las ventajas
La red de calefacción urbana en frío de quinta generación (5GDHC) ofrece
numerosas ventajas:
- Baja temperatura de servicio: la red 5GDHC funciona a temperaturas de flujo mucho más bajas (de 5 a 35 °C) que los sistemas convencionales (en torno a 70 °C). La reducción permite aumentar considerablemente la eficiencia de las bombas de calor.
- Alta eficiencia: COP significa «Coefficient of Performance» (coeficiente de rendimien) y es la relación entre la capacidad de calefacción/refrigeración generada o transferida y la potencia de accionamiento necesaria para ello. Un valor COP de seis indica que la bomba de calor genera seis unidades de energía térmica a partir de una sola unidad de energía eléctrica.
- Gestión compleja de las fuentes de energía: en el All Electric Society Park se utilizan siete fuentes de energía diferentes para optimizar el factor de rendimiento anual (FRA). Esto incluye el calor residual del proceso de producción (300 kWp), dos intercambiadores térmicos (1400 kWp), así como el calor residual del E-Mobility Technical Center (76 kWp), el calor residual del Energy Storage (50 kWp), un colector de energía de hielo (12 kWp) y un tanque de almacenamiento de hielo (55 kWp).
- Menores pérdidas de calor, menores costes de instalación: las temperaturas de servicio más bajas reducen las pérdidas de calor en la red de tuberías y optimizan así la eficiencia. Esto también supone un ahorro de costes debido a la menor necesidad de material aislante y esfuerzo.
- Máxima flexibilidad 365 días: el sistema de 6 tuberías de la red 5GDHC (2 x calefacción, 2 x refrigeración, 2 x recuperación de calor) permite el suministro simultáneo de refrigeración, calefacción y recuperación de calor. Equilibra las cargas simultáneas de calefacción y refrigeración y optimiza la distribución de energía, especialmente en las estaciones de transición.
Todo empieza con los datos
La transparencia total de los datos y la monitorización de todos los flujos de energía son esenciales para el funcionamiento eficaz del sistema. Más de 60 puntos de medición térmicos y 100 puntos de medición eléctricos registran continuamente los datos necesarios. La gestión de la energía pasiva evalúa estos flujos energéticos, mientras que la gestión de la energía activa los supervisa y optimiza continuamente.
El centro termodinámico del All Electric Society Park de Blomberg explica claramente cómo el sistema de 6 cables de la red 5GDHC también puede compensar cargas simultáneas de calefacción y refrigeración
Un corazón de hielo
El centro termodinámico, compuesto por un tanque de almacenamiento de hielo, dos bombas de calor y un sistema inteligente de gestión de fuentes, constituye el núcleo del sistema. Garantiza el suministro centralizado de refrigeración y calefacción para todo el parque. Las dos
bombas de calor tienen una potencia calorífica de 85,6 kW y una potencia de refrigeración de 134 kW.
Estas bombas de calor funcionan con generación de corriente renovable del parque. Si la energía fotovoltaica y eólica no son suficientes, se utiliza la energía eléctrica almacenada o se extrae electricidad verde de la red pública. El objetivo es que el parque sea en gran medida autosuficiente desde el punto de vista energético.
Fusión flexible
El tanque de almacenamiento de hielo consiste en una cisterna llena de agua hundida en el suelo. Está equipado con numerosos tubos pequeños por los que circula una salmuera resistente a las heladas. La energía térmica se extrae del agua mediante un intercambiador de calor de extracción, lo que da lugar a la formación de hielo. En caso necesario, se suministra calor al tanque de almacenamiento a través de un intercambiador de calor de regeneración, que se obtiene de diversas fuentes, como un colector de energía en el parque o de un edificio de producción conectado (calor residual del proceso, dos intercambiadores térmicos).
El tanque de almacenamiento de hielo aprovecha la propiedad específica del agua de almacenar o liberar cantidades significativas de energía cuando cambia de fase de líquido a sólido. Durante este proceso se liberan o absorben unos 334 J/g de energía. Esto permite almacenar y liberar energía térmica de forma eficiente. El tanque de almacenamiento de hielo es adecuado como fuente de energía para las bombas de calor del parque. El tanque de almacenamiento de hielo tiene una capacidad total de 103 m³. El grado de congelación objetivo es del 80 al 90 %. Según la estación, el rango de temperatura varía entre 0 y 20 °C.
Datos de potencia
- Capacidad de refrigeración natural de 8600 kWh
- Potencia calorífica WP 2 x 42,8 kW (5 a 7 K)
- Potencia de refrigeración WP 2 x 41,6 kW (3 K)
- Capacidad de refrigeración WP y tanque de almacenamiento de hielo de 134 kW (5 K)
El mayor reto en la gestión de la energía de este «acumulador pendular» es proporcionar siempre suficiente frío o calor para refrigerar o calentar los consumidores. Esto significa que, en el mejor de los casos, el bloque de hielo está totalmente formado al final del periodo de calefacción (invierno) (grado de formación de hielo del 80 al 90 %) y se deshace de nuevo al final del periodo de refrigeración (verano) (la temperatura del agua es de 20 °C). Solo así el almacén de hielo puede actuar como fuente eficiente para las bombas de calor.
