Acumulación de energía térmica con Material de Cambio de Fase y su aplicación a la climatización. Gema Martínez

Transcripción

1 Acumulación de energía térmica con Material de Cambio de Fase y su aplicación a la climatización Gema Martínez

2 INSTALACIÓN TRADICIONAL Equipo para la potencia máxima ái demandada d d por la instalación. ió Demanda habitual del sistema muy por debajo del pico de potencia. Pico de potencia en momentos puntuales del día en la época más calurosa del año. En industria, demandas puntuales por ciclos de fabricación de corta duración. Muchas instalaciones funcionan sólo durante el día.

3 POLO DE ENERGÍA Acumulación de frío: fí adaptación de la producción a la tarifa eléctrica. Equilibrio en la demanda y disminución de equipos. Free cooling: parada de los compresores cuando la temperatura exterior es baja. Regulación de la temperatura de consigna acorde a las necesidades de la instalación. Control y gestión del sistema.

4 ALMACENAMIENTO CALOR SENSIBLE VS. CALOR LATENTE CALOR SENSIBLE : agua o glicol Baja densidad de acumulación: agua = 6 10 kwh/m 3 Gran volumen y peso Grandes pérdidas de calor CALOR LATENTE : Hielo o PCM (Phase Change Material) Alta densidad de acumulación: PCM = 93 kwh/m 3 Reducción del tamaño de los depósitos (6 10 veces menor) Energía liberada a temperatura constante

5 ACUMULACIÓN MEDIANTE NÓDULOS CON UN PCM Sal eutéctica en nódulos de material plástico. Esfera de 98 mm de diámetro. Almacenamiento entre 0 y 33 ºC. Vida útil aproximada: 30 años. Tanques de acero calorifugados y presurizados. Posibilidad montaje horizontal, vertical o enterrado. Diseño adaptable a espacio disponible nódulos por m3 de tanque.

6 ESTRATEGIAS DE ACUMULACIÓN ELIMINACIÓN DE LOS PICOS DE DEMANDA DE FRÍO DESCONEXIÓN DE LOS EQUIPOS FRIGORÍFICOS DURANTE LAS HORAS DE TARIFA ELÉCTRICA PUNTA 1200 Descarga Producción directa 1000 Carga Horas kw of refrigeratio on Descarga Producción Directa Carga Hours DESPLAZAMIENTO TOTAL DE LA PRODUCCIÓN FRIGORÍFICA A LAS HORAS DE TARIFA ELÉCTRICA VALLE BACK UP kw of refriger eration Carga Descarga Hours kw of refrig geration Carga Descarga Hours

7 ESQUEMAS DE INTERCONEXIÓN PARALELO SERIEAGUAS ARRIBA SERIEAGUAS ABAJO

8 BENEFICIOS DEL POLO DE ENERGÍA Ahorro en la factura eléctrica y producción de CO2: o Producción en horas de tarifa valle y disminución de la potencia contratada. o Acumulación en horas valle utilizando kwh con bajos niveles de carbono. o Períodos de free cooling Mejora en gestión de rendimiento y producción Mejora eficiencia instalación. Incremento de la vida útil de las plantas enfriadoras y reducción del mantenimiento. Sistema de acumulación con nódulos nonecesitanecesita mantenimiento. Reducción en la cantidad de refrigerante. Ahorros entre un 20 % y un 40 % en el TEWI (Total Equivalent Warming Impact.)

9 GESTIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL Registro de históricos y explotación de datos Acceso Remoto Controlar la energía eficientemente Gestión del rendimiento nt Interoperabilidad Gestión del mantenimiento Mantenimiento preventivo Transmisión libre de información Control del sistema Sistema de control Flexible y seguro

10 GESTIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL Control con mantenimiento preventivo de todos los elementos de la instalación. Histórico de eventos y alarma en caso de fallos. Alternancia de equipos en caso de avería. Gestión en función de las medidas energéticas y tarifa eléctrica. Sistema autoadaptativo a las condiciones externas. Diferentes programaciones según la estación del año. Organización dela producciónen todos los casos.

11 EJEMPLO COMPARATIVO Instalación que funciona desde las 10 h a las 22 h, con una potencia frigorífica demandada dada máxima ade 1000 kw. PRIMERA APROXIMACIÓN: Eliminación de los picos de demanda, acumulando durante la noche. Se busca potencia frigorífica mínima para la planta enfriadora POTENCIA ENFRIADORA PRODUCCIÓN DIRECTA 419 kw TEMPERATURA PRODUCCIÓN DIRECTA 5 ºC POTENCIA ENFRIADORA ACUMULACIÓN 287 kw TEMPERATURA PRODUCCIÓN ACUMULACIÓN -5.5 ºC VOLUMEN DEPÓSITO 62 m3 TIPO NÓDULO AC.00 TEMPERATURA FUSIÓN NÓDULO 0 ºC ENERGÍA ACUMULADA 3391 kwh

12 EJEMPLO COMPARATIVO TARIFA ELÉCTRICA INVIERNO: Valle: 0 8 horas Llano: 8 18 horas y horas Punta: horas VERANO: Valle: 0 8 horas Llano: 8 11 horas y horas Punta: horas OPTIMIZACIÓN SEGÚN TARIFA ELÉCTRICA: Acumulación únicamente durante las horas valle. 2ª OPTIMIZACIÓN: Acumulación durante horas valle. Parada total de plantas enfriadoras durante horas punta. POTENCIA ENFRIADORA PRODUCCIÓN DIRECTA 455 kw TEMPERATURA PRODUCCIÓN DIRECTA 5 ºC POTENCIA ENFRIADORA ACUMULACIÓN 310 kw TEMPERATURA PRODUCCIÓN ACUMULACIÓN -5.6 ºC VOLUMEN DEPÓSITO 54 m3 TIPO NÓDULO AC.00 TEMPERATURA FUSIÓN NÓDULO 0 ºC ENERGÍA ACUMULADA 2995 kwh POTENCIA ENFRIADORA PRODUCCIÓN DIRECTA 590 kw TEMPERATURA PRODUCCIÓN DIRECTA 5 ºC POTENCIA ENFRIADORA ACUMULACIÓN 402 kw TEMPERATURA PRODUCCIÓN ACUMULACIÓN -5.6 ºC VOLUMEN DEPÓSITO 72 m3 TIPO NÓDULO AC.00 TEMPERATURA FUSIÓN NÓDULO 0 ºC ENERGÍA ACUMULADA 3960 kwh

13 CONCLUSIONES Importante ahorro en la tarifa eléctrica en la 2ª optimización. En función del periodo de retorno de la inversión, se elegirá la solución más adecuada para cada instalación. En caso de existir demanda frigorífica durante la noche sería necesaria la instalación de al menos dos enfriadoras, una de ellas para la acumulación y la otra para la producción directa. Si existe demanda durante la noche, o se trata de un proceso industrial con necesidad de potencia frigorífica durante todo el año Importantes ahorros gracias al free cooling. Con un sistema de control capaz de controlar toda la instalación Retorno de la inversión en menor espacio de tiempo. Las instalaciones deben ser flexibles para adaptarse a las nuevas tarifas eléctricas o a nuevas demandas generadas en el sistema.

14 Gracias por su atención