Accoppiamento termico presso l'All Electric Society Park Perfetta interazione tra accumulatore di ghiaccio e pompe di calore.

Sintesi

In molte industrie e nel settore privato, i costi di riscaldamento e il consumo di energia sono fattori di costo significativi. Secondo l'Agenzia Federale per l'Ambiente, il settore del riscaldamento rappresenta oltre il 50% del consumo finale di energia totale della Germania. Questo potenziale offre un'ampia gamma di opportunità di ottimizzazione del business e di azioni sostenibili.

L'accoppiamento termico è una soluzione promettente. Combina diversi sistemi di energia termica per massimizzare l'efficienza energetica e l'utilizzo delle risorse. Presso l'All Electric Society Park di Blomberg, svolge un ruolo centrale nell'accoppiamento settoriale per garantire l'indipendenza energetica del parco.

Una rete, tutti i vantaggi

La rete di teleriscaldamento e teleraffreddamento di quinta generazione (5GDHC) offre
numerosi vantaggi:

• Bassa temperatura di esercizio: la rete 5GDHC funziona a temperature di esercizio molto più basse (da 5 a 35 °C) rispetto ai sistemi tradizionali (circa 70 °C). La riduzione consente di aumentare notevolmente l'efficienza delle pompe di calore.

__- __Alta efficienza: COP è l'acronimo di "Coefficient of Performance" ed è il rapporto tra la potenza termica/capacità di raffreddamento generata o trasferita e la potenza di azionamento richiesta. Un valore COP pari a sei indica che la pompa di calore genera sei unità di energia termica da una sola unità di energia elettrica.

• Gestione complessa delle fonti energetiche: nell'All Electric Society Park vengono utilizzate sette diverse fonti energetiche per ottimizzare il fattore di rendimento annuale (APF). Questo include il calore di scarto del processo di processo derivante dalla produzione (300 kWp), due scambiatori di calore (1.400 kWp), nonché il calore di scarto dell'E-Mobility Technical Center (76 kWp), il calore di scarto dell'Energy Storage (50 kWp), un recinto energetica di ghiaccio (12 kWp) e un accumulatore di ghiaccio (55 kWp).

• Minori perdite di calore, minori costi di installazione: temperature di esercizio più basse riducono le perdite di calore nella rete di tubazioni, ottimizzando così l'efficienza. Ciò si traduce anche in un risparmio sui costi, grazie alla riduzione del materiale isolante e del lavoro correlato.

• 365 giorni di massima flessibilità: il sistema a 6 tubi della rete 5GDHC (2 x riscaldamento, 2 x raffreddamento, 2 x recupero di calore) consente di fornire contemporaneamente raffreddamento, riscaldamento e recupero di calore. Bilancia i carichi di riscaldamento e raffreddamento simultanei e ottimizza la distribuzione dell'alimentazione, soprattutto nelle stagioni di transizione.

Tutto inizia con i dati

Una completa trasparenza dei dati e il monitoraggio di tutti i flussi di energia sono essenziali per il funzionamento efficiente del sistema. Oltre 60 punti di misura termici e 100 elettrici registrano continuamente i dati necessari. La gestione passiva dell'energia valuta questi flussi energetici, mentre la gestione attiva dell'energia li monitora e li ottimizza continuamente.

Fusione flessibile

L'accumulatore di ghiaccio è costituito da una cisterna riempita d'acqua e interrata sotto la superficie del suolo. È dotato di numerosi piccoli tubi attraverso i quali circola una salamoia antigelo. L'energia termica viene estratta dall'acqua tramite uno scambiatore di calore di estrazione, con conseguente formazione di ghiaccio. Se necessario, tramite uno scambiatore di calore di rigenerazione viene fornito al serbatoio di accumulo il calore, ottenuto da varie fonti come un recinto energetico nel parco o un edificio di produzione collegato (calore di scarto del processo, due scambiatori di calore).

L'accumulatore di ghiaccio sfrutta la proprietà specifica dell'acqua di stoccare o rilasciare quantità significative di energia quando cambia fase da liquida a solida. Nel processo vengono rilasciati o assorbiti circa 334 J/g di energia. Ciò consente di stoccare e rilasciare in modo efficiente l'energia termica. L'accumulatore di ghiaccio è adatto come fonte di energia per le pompe di calore del parco. L'accumulatore di ghiaccio ha una capacità totale di 103 m³. Il grado di formazione di ghiaccio target è compreso tra l'80 e il 90 %. A seconda della stagione, l'intervallo di temperatura varia da 0 a 20 °C.

Dati caratteristici

• Capacità di raffreddamento di 8.600 kWh
• Potenza termica WP 2 x 42,8 kW (da 5 a 7 K)
• Capacità di raffreddamento HP 2 x 41,6 kW (3 K)
• Capacità di raffreddamento pompa di calore e accumulatore di ghiaccio 134 kW (5 K)

La sfida principale nella gestione dell'energia di questo "accumulatore a pendolo" è quella di fornire sempre una quantità di freddo o di calore sufficiente per raffreddare o riscaldare le utenze. Ciò significa che, idealmente, il blocco di ghiaccio si forma completamente alla fine del periodo di riscaldamento (inverno) (grado di formazione del ghiaccio dall'80 al 90%) e si decompone di nuovo alla fine del periodo di raffreddamento (estate) (temperatura dell'acqua di 20 °C). Solo in questo modo l'accumulatore di ghiaccio può fungere da fonte efficiente per le pompe di calore.