Теплове з'єднання в парку All Electric Society Ідеальна взаємодія між акумулятором льоду і тепловими насосами.

Розмова між жінкою та чоловіком у парку All Electric Society

Коротке резюме

У багатьох галузях промисловості та в приватному секторі витрати на опалення та споживання енергії є суттєвими статтями витрат. За даними Федерального агентства з охорони довкілля, на сектор опалення припадає понад 50 % загального кінцевого споживання енергії в Німеччині. Цей потенціал пропонує широкий спектр можливостей для оптимізації бізнесу та сталого розвитку.

Перспективним рішенням є теплове з’єднання. Воно поєднує в собі різні теплові енергетичні системи для максимального підвищення енергоефективності та використання ресурсів. У парку All Electric Society в Бломбергу вона відіграє центральну роль у поєднанні секторів, щоб забезпечити енергетичну самодостатність парку.

Льодова огорожа в парку All Electric Society

Одним із компонентів холодної локальної тепломережі є крижана енергетична огорожа потужністю 12 кВт

Ефективне теплопостачання через холодну локальну теплову мережу

У парку All Electric Society Park мережа холодного централізованого теплопостачання п'ятого покоління (5GDHC) забезпечує максимальну ефективність і сталий розвиток у галузі теплопостачання. Ця центральна мережа живлення забезпечує всі потреби в опаленні та охолодженні для всіх об'єктів парку, включаючи кубики, павільйон і зарядний парк. Він розрахований на низькі температури системи і може працювати при максимальній температурі до 35 °C.

Одна мережа, всі переваги

Мережа централізованого теплопостачання п'ятого покоління (5GDHC) пропонує
численні переваги:

____Низька робоча температура: мережа 5GDHC працює при набагато нижчих температурах потоку (від 5 до 35 °C) порівняно зі звичайними системами (близько 70 °C). Таке зменшення дозволяє значно підвищити ефективність теплових насосів.
Висока ефективність: COP розшифровується як Coefficient of Performance (коефіцієнт продуктивності) і являє собою співвідношення між виробленою або переданою тепловою потужністю/продуктивністю охолодження і необхідною для цього потужністю привода. Значення коефіцієнту продуктивності COP, що дорівнює шести, означає, що тепловий насос виробляє шість одиниць теплової енергії з однієї одиниці електричної енергії.
____Комплексне управління джерелами енергії: Сім різних джерел енергії використовуються в парку All Electric Society для оптимізації річного коефіцієнта продуктивності (APF). Сюди входить технологічне вторинне тепло з виробництва (300 кВт-пік), двох рекуператорів (1400 кВт-пік), а також вторинне тепло з Технічного центру електромобільності (76 кВт-пік), вторинне тепло зі сховища енергії (50 кВт-пік), крижана енергетична огорожа (12 кВт-пік) і акумулятор льоду (55 кВт-пік).
____Менші тепловтрати, менші витрати на монтаж: нижчі робочі температури зменшують тепловтрати в мережі трубопроводів і, таким чином, оптимізують ефективність. Це також призводить до економії коштів завдяки зменшенню потреби в ізоляційних матеріалах та зусиль.
365 днів максимальної гнучкості: 6-трубна система мережі 5GDHC (2 x опалення, 2 x охолодження, 2 x рекуперація тепла) дозволяє одночасно забезпечувати охолодження, опалення та рекуперацію тепла. Це врівноважує одночасне навантаження на опалення та охолодження і оптимізує розподіл енергії, особливо в перехідні сезони.

Все починається з даних

Повна прозорість даних та моніторинг усіх енергетичних потоків мають важливе значення для ефективної роботи системи. Понад 60 теплових і 100 електричних точок вимірювання безперервно реєструють необхідні дані. Пасивне управління енергоспоживанням оцінює ці енергетичні потоки, тоді як активне управління енергоспоживанням безперервно контролює та оптимізує їх.

Екскурсія до Термодинамічного центру в парку All Electric Society в Бломбергу

Термодинамічний центр у парку All Electric Society в Бломбергу наочно пояснює, як 6-лінійна система мережі 5GDHC може також компенсувати одночасне навантаження на опалення та охолодження

Крижане серце

Термодинамічний центр, що складається з акумулятора льоду, двох теплових насосів та інтелектуальної системи управління джерелами, утворює серце системи. Він забезпечує централізоване охолодження й опалення для всього парку. Обидва
теплові насоси мають теплову потужність 85,6 кВт і потужність охолодження 134 кВт.

Ці теплові насоси працюють на відновлюваній електроенергії, яку виробляє парк. Якщо фотоелектричної енергії та вітроенергетики недостатньо, використовується накопичена електрична енергія або береться «зелена» електроенергія з мережі загального користування. Мета полягає в тому, щоб зробити парк значною мірою енергетично самодостатнім.

Гнучке танення

Акумулятор льоду складається з заповненої водою цистерни, заглибленої в землю. Він обладнаний численними маленькими трубками, по яких циркулює морозостійкий розсіл. Теплова енергія видобувається з води за допомогою екстракційного теплообмінника, в результаті чого утворюється лід. За необхідності тепло подається до накопичувача через регенеративний теплообмінник, який отримує тепло з різних джерел, таких як енергетична огорожа в парку або з приєднаної виробничої будівлі (технологічне відпрацьоване тепло, два рекуператори).

Акумулятор льоду використовує специфічну властивість води зберігати або вивільняти значну кількість енергії, коли вона змінює фазу з рідкої на тверду. У процесі виділяється або поглинається близько 334 Дж/г енергії. Це дає змогу ефективно зберігати та вивільняти теплову енергію. Акумулятор льоду підходить як джерело енергії для теплових насосів у парку. Загальний об’єм акумулятора льоду становить 103 м³. Цільовий ступінь промерзання становить 80–90 %. Залежно від сезону, діапазон температур коливається від 0 до 20 °C.

Дані про продуктивність

Природна продуктивність охолодження 8600 кВт/год
Теплова потужність WP 2 x 42,8 кВт (від 5 до 7 К)
Потужність охолодження HP 2 x 41,6 кВт (3 K)
Продуктивність охолодження теплових насосів і акумулятора льоду 134 кВт (5 К)

Основний виклик в управлінні енергоспоживанням цієї «маятникової системи зберігання» полягає в тому, щоб завжди забезпечувати достатню кількість холоду або тепла для охолодження або обігріву споживачів. Це означає, що крижаний блок в ідеалі повністю формується в кінці опалювального періоду (зима) (ступінь промерзання від 80 до 90 %) і знову руйнується в кінці періоду охолодження (літо) (температура води становить 20 °C). Тільки таким чином акумулятор льоду може стати ефективним джерелом для теплових насосів.