Acoplamento térmico no All Electric Society Park Interação perfeita entre armazenamento de gelo e bombas de calor.

Conversa entre mulher e homem no All Electric Society Park

Versão resumida

Em muitos setores e no setor privado, os custos de aquecimento e o consumo de energia são fatores de custo significativos. De acordo com a Agência Federal do Meio Ambiente da Alemanha, o setor de aquecimento é responsável por mais de 50% do consumo total de energia final da Alemanha. Esse potencial oferece uma ampla gama de oportunidades para otimização dos negócios e ações sustentáveis.

O acoplamento térmico é uma solução promissora. Ele combina vários sistemas de energia térmica para maximizar a eficiência energética e a utilização de recursos. No All Electric Society Park, em Blomberg, ele desempenha um papel central no acoplamento setorial para garantir a autossuficiência energética do parque.

Cerca de gelo no All Electric Society Park

Um dos componentes da rede de aquecimento local a frio é uma cerca de energia de gelo com 12 kWp

Fornecimento eficiente de calor por meio da rede de aquecimento local a frio

No All Electric Society Park, uma rede de aquecimento distrital a frio de quinta geração (5GDHC) garante o máximo de eficiência e sustentabilidade no fornecimento de calor. Essa rede central de alimentação cobre todos os requisitos de aquecimento e resfriamento de todas as aplicações do parque, incluindo os Cubes, o pavilhão e a estação de recarga. Ele foi projetado para baixas temperaturas do sistema e pode ser operado em uma temperatura máxima de até 35 °C.

Uma rede, todas as vantagens

A rede de aquecimento urbano a frio de quinta geração (5GDHC) oferece
inúmeras vantagens:

Baixa temperatura de operação: a rede 5GDHC opera em temperaturas de fluxo muito mais baixas (5 a 35 °C) em comparação com os sistemas convencionais (cerca de 70 °C). A redução permite um aumento considerável na eficiência das bombas de calor.
Alta eficiência: COP significa "Coefficient of Performance" ou Coeficiente de desempenho e é a relação entre a capacidade de refrigeração gerada ou transferida e a potência de acionamento necessária para isso. Um valor de COP de seis indica que a bomba de calor gera seis unidades de energia térmica a partir de apenas uma unidade de energia elétrica.
Gerenciamento complexo de fontes de energia: sete fontes de energia diferentes são usadas no All Electric Society Park para otimizar o fator de desempenho anual (APF). Isso inclui o calor residual do processo de produção (300 kWp), dois resfriadores (1.400 kWp), bem como o calor residual do E-Mobility Technical Center (76 kWp), o calor residual do armazenamento de energia (50 kWp), uma cerca de energia de gelo (12 kWp) e um sistema de armazenamento de gelo (55 kWp).
Menores perdas de calor, menores custos de instalação: temperaturas de operação mais baixas reduzem as perdas de calor na rede de tubulação e, portanto, otimizam a eficiência. Isso também resulta em economia de custos devido à redução da necessidade de material e esforço de isolamento.
Flexibilidade máxima de 365 dias: o sistema de 6 linhas da rede 5GDHC (2 x aquecimento, 2 x resfriamento, 2 x recuperação de calor) permite o fornecimento simultâneo de resfriamento, aquecimento e recuperação de calor. Ele equilibra as cargas simultâneas de aquecimento e resfriamento e otimiza a distribuição de energia, especialmente nas estações de transição.

Tudo começa com os dados

A transparência abrangente dos dados e o monitoramento de todos os fluxos de energia são essenciais para a operação eficiente do sistema. Mais de 60 pontos de medição térmica e 100 pontos de medição elétrica registram continuamente os dados necessários. O gerenciamento passivo de energia avalia esses fluxos de energia, enquanto o gerenciamento ativo de energia os monitora e otimiza continuamente.

Visão do Thermodynamical Center no All Electric Society Park em Blomberg

O Thermodynamical Center do All Electric Society Park, em Blomberg, explica claramente como o sistema de 6 linhas da rede 5GDHC também pode compensar as cargas simultâneas de aquecimento e resfriamento

Um coração de gelo

O Thermodynamical Center, que consiste em um tanque de armazenamento de gelo, duas bombas de calor e um sistema inteligente de gerenciamento de fontes, forma o coração do sistema. Ele garante o fornecimento centralizado de resfriamento e aquecimento para todo o parque. As duas
bombas de calor têm uma capacidade de aquecimento de 85,6 kW e uma capacidade de resfriamento de 134 kW.

Essas bombas de calor são alimentadas por eletricidade renovável gerada pelo parque. Se a energia do sistema fotovoltaico e a energia eólica não forem suficientes, a energia elétrica armazenada é usada ou a eletricidade verde é extraída da rede pública. O objetivo é tornar o parque amplamente autossuficiente em termos de energia.

Fusão flexível

O tanque de armazenamento de gelo consiste em uma cisterna cheia de água enterrada no solo. Ele é equipado com vários pequenos tubos pelos quais circula uma salmoura à prova de congelamento. A energia térmica é extraída da água por um trocador de calor de extração, resultando na formação de gelo. Se necessário, o calor é fornecido ao tanque de armazenamento por meio de um trocador de calor de regeneração, que é obtido de várias fontes, como uma cerca de energia no parque ou de um prédio de produção conectado (calor residual do processo, dois resfriadores).

O sistema de armazenamento de gelo utiliza a propriedade específica da água para armazenar ou liberar quantidades significativas de energia quando ela muda de fase, passando da forma líquida para a sólida. Cerca de 334 J/g de energia são liberados ou absorvidos no processo. Isso permite o armazenamento e a liberação eficientes da energia térmica. O tanque de armazenamento de gelo é adequado como fonte de energia para as bombas de calor do parque. O tanque de armazenamento de gelo tem uma capacidade total de 103 m³. O grau desejado de formação de gelo é de 80 a 90 %. Dependendo da estação, a faixa de temperatura varia entre 0 e 20 °C.

Dados de desempenho

Capacidade de refrigeração do curso 8.600 kWh
Potência de calor BC 2 x 42,8 kW (5 a 7 K)
Capacidade de resfriamento BC 2 x 41,6 kW (3 K)
Capacidade de refrigeração BC e armazenamento de gelo 134 kW (5 K)

O principal desafio no gerenciamento de energia desse "sistema de armazenamento pendular" é sempre fornecer frio ou calor suficiente para resfriar ou aquecer os consumidores. Isso significa que, idealmente, o bloco de gelo é totalmente formado no fim do período de aquecimento (inverno) (grau de formação de gelo de 80 a 90%) e é quebrado novamente no fim do período de resfriamento (verão) (a temperatura da água é de 20 °C). Somente dessa forma o depósito de gelo pode atuar como uma fonte eficiente para as bombas de calor.