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

Versão resumida

Em muitas indústrias e no setor privado, os custos de aquecimento e o consumo de energia são fatores de custo significativos. Segundo a Agência Federal do Ambiente, o setor do aquecimento representa mais de 50 % do consumo final total de energia na Alemanha. Este potencial oferece uma vasta gama de oportunidades de otimização empresarial e de ações sustentáveis.

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

Uma rede, todas as vantagens

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

• Baixa temperatura operacional: A rede 5GDHC funciona a 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 da eficiência das bombas de calor.

• Elevada eficiência: COP significa "Coeficiente de Desempenho" e é a relação entre a capacidade de aquecimento/refrigeração gerada ou transferida e a potência de acionamento necessária para o efeito. Um valor COP de seis indica que a bomba de calor gera seis unidades de energia térmica a partir de apenas uma unidade de energia elétrica.

• Gestão complexa das fontes de energia: Sete fontes de energia diferentes são utilizadas no All Electric Society Park para otimizar o fator de desempenho anual (APF). Isto inclui o calor residual do processo de produção (300 kWp), dois arrefecedores (1 400 kWp), bem como o calor residual do Centro Técnico de E-mobility (76 kWp), o calor residual do armazenamento de energia (50 kWp), uma vedação 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 tubagens, otimizando assim a eficiência. Isto também resulta em poupanças de custos devido à reduzida necessidade de material e gastos de isolamento.

• 365 dias de flexibilidade máxima: O sistema de 6 tubos da rede 5GDHC (2 x aquecimento, 2 x arrefecimento, 2 x recuperação de calor) permite o fornecimento simultâneo de arrefecimento, aquecimento e recuperação de calor. Equilibra as cargas simultâneas de aquecimento e arrefecimento e otimiza a distribuição de energia, especialmente nas estações de transição.

Tudo começa com os dados

A ampla transparência dos dados e a monitorização de todos os fluxos de energia são essenciais para o funcionamento eficiente do sistema. Mais de 60 pontos de medição térmica e 100 pontos de medição elétrica registam continuamente os dados necessários. Uma gestão passiva da energia avalia estes fluxos de energia, enquanto a gestão energética ativa os monitoriza e otimiza continuamente.

Esmalte flexível

O reservatório de gelo é constituído por uma cisterna cheia de água enterrada no solo. Está equipada com numerosos pequenos tubos através dos quais circula uma salmoura à prova de gelo. A energia térmica é extraída da água por um permutador de calor de extração, resultando na formação de gelo. Se necessário, o calor é fornecido ao depósito de armazenamento através de um permutador de calor de regeneração, que é obtido a partir de várias fontes, como uma vedação de energia no parque ou de um edifício de produção ligado (calor residual do processo, dois arrefecedores).

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

Dados de desempenho

• Capacidade de refrigeração do curso 8.600 kWh
• Potência térmica WP 2 x 42,8 kW (5 a 7 K)
• Capacidade de arrefecimento HP 2 x 41,6 kW (3 K)
• Capacidade de refrigeração HP e armazenamento de gelo 134 kW (5 K)

O principal desafio na gestão energética deste "sistema de armazenamento pendular" é fornecer sempre frio ou calor suficiente para arrefecer ou aquecer os consumidores. Isto significa que, idealmente, o bloco de gelo está completamente formado no final do período de aquecimento (inverno) (grau de formação de gelo de 80 a 90 %) e é novamente decomposto no final do período de arrefecimento (verão) (a temperatura da água é de 20 °C). Só assim o armazém de gelo pode funcionar como uma fonte eficiente para as bombas de calor.