Skihalle Neuss - Muchos miles de euros ahorrados
Planteamientos de la solución Baunach para un caso típico de renovación
El término "patchwork" es probablemente el más apropiado para referirse a un gran número de sistemas de equipamiento técnico de edificios en Alemania.
Conversiones y medidas de expansión, especialmente en el sector de servicios y comercial, obligan a añadir algunas tuberías y actuadores más al esquema de la instalación. El ya hidráulico laberinto se vuelve aún más confuso con las incorporaciones y las resistencias en la red crecen. La solución rápida habitual cuando algo ya no se calienta es aumentar la potencia de la caldera. Un ejemplo típico: la sala de esquí de Neuss.
Sin embargo, en muchos casos hay suficientes reservas de energía ocultas en la instalación para abastecer, por ejemplo, una ampliación prevista. Y no sólo eso. El desorden en el sistema hidráulico como resultado de las diversas medidas o la falta de equilibrio provoca permanentemente pérdidas de transporte superfluas y costosas. Eliminarlas para hacer un bien no sólo al presupuesto, sino también al medio ambiente, es una reivindicación bien conocida en el debate climático desde hace años. Para los edificios residenciales y no residenciales, el KfW exige el equilibrado hidráulico como condición de financiación, pero casi nadie se fija en la construcción de sistemas más complejos para los edificios de servicios y comerciales. La mayoría de las empresas ni siquiera saben lo que están regalando.
Pensando en la energía TÜV
Imagen 1: El desencadenante: el frío vestíbulo.
Esto significa que en toda Alemania se desperdician inútilmente cientos e incluso más megavatios hora en este ámbito cada día. Tal vez la administración pública debería pensar en una especie de ITV de la energía que, al menos, elabore hojas de ruta de renovación. Las oficinas de planificación autorizadas podrían llevar a cabo esta tarea. Esto ayudaría sin duda a acercarse un poco más a los objetivos de CO2 del gobierno federal. En Neuss se está trabajando en este sentido, concretamente en la zona de la sala de esquí, para equilibrar la oferta, la demanda y el consumo de calor, frío, electricidad y gas. Los implicados han elaborado un concepto en dos fases. La etapa 1 se concentra en medidas de baja inversión, en el ajuste hidráulico correcto. Bastaron unas pocas intervenciones para reducir la factura energética en varios miles de euros al año.
La fase 2 conllevará algunas inversiones, pero también se amortizarán en un plazo relativamente corto. Es cierto que, a primera vista, una "exótica" pista de esquí cubierta no parece necesariamente un proyecto para renovar la miríada de sistemas de calefacción y aire acondicionado ineficientes de este país. Sin embargo, se trata de un caso típico, ya que la planificación original sólo se refería, por así decirlo, a la primera fase de construcción de lo que ahora es una amplia zona con salas de conferencias, con un hotel, con fútbol de diversión, con un parque de escalada y mucho más. Para establecer una analogía con el sector comercial: al igual que en otros lugares, se añadieron nuevas salas. Y esto también se aplica en general: en el transcurso de los dieciocho años de existencia del parque de atracciones, que anualmente convierte el invierno en verano para cerca de un millón de visitantes, entre otras cosas, cambiaron los planificadores y las empresas instaladoras. Así, a pesar de la documentación, se perdieron los conocimientos técnicos.
La denuncia
Quedémonos primero con la etapa 1. Hace unos dos años, los técnicos de la casa de la pista de esquí artificial tuvieron que llamar a la empresa Haaß Sanitär Heizung Haustechnik de Mönchengladbach. El sistema de calderas no pudo atemperar suficientemente la cortina de aire de la entrada. La cortina de aire caliente requiere una potencia de entre 20 y 25 kW para proteger el vestíbulo del aire exterior. La empresa Haaß, que no participó en la anterior obra nueva, se preguntó por qué un sistema de generación de calor de 800 kW, compuesto por dos calderas de condensación de 400 kW (Viessmann), cada una con un quemador de dos etapas, no podía lograrlo. La cascada de dos etapas también cuenta con el apoyo de una caldera de 250 kW, que originalmente sólo se utilizaba para abastecer al hotel (calefacción y agua caliente). Sin embargo, mientras tanto, el suministro de agua caliente se había cambiado a las calderas grandes para que la unidad de 250 kW pudiera desconectarse por completo en verano cuando no fuera necesaria para calentar el hotel recién añadido. La reestructuración de la red incluyó entretanto aún más cambios en la instalación y el equipamiento. "Pero, por desgracia, ninguna de las empresas anteriores se ocupó de reajustar el transporte de agua de calefacción en consecuencia. El resultado es que el intercambiador del sistema de cortina de aire situado al final de una de las cadenas ya no recibía suficiente agua caliente.
La situación
Figura 1: Alimentación de una de las tres unidades de tratamiento de aire. La bomba principal arrastra la mayor parte del agua de alimentación directamente al retorno a través del bypass abierto y la eleva
El esquema de instalación que se encuentra con una bomba principal, un mezclador y una bomba del circuito de calefacción se denomina "Circuito de mezcla con bomba principal y distribuidor sin presión": Grupos de calefacción múltiples". En la sala de esquí de Neuss, el colector "sin presión" se sustituye por un colector limitado a 1 m de columna de agua, una presión previa (control de la presión diferencial de la bomba de circulación controlada electrónicamente en el punto de ajuste más pequeño) que no perturba demasiado la característica de control de los mezcladores de tres vías.
Fig. 2: Cuando el bypass está abierto, el agua de calefacción circula permanentemente incluso cuando la unidad de tratamiento de aire no está en funcionamiento.
Figura 3: Bypass cerrado.
Figura 4: La afirmación decisiva de la publicación de la ETH de Zúrich es que, en el caso de un circuito de mezcla, prácticamente no debe haber presión aguas arriba en el mezclador. Fuente: Fuente: www.vdf-online.ch/post/32-hydraulische-schal-tungen
"El vestíbulo se enfrió", dice el ingeniero de la planta Georg Haaß, describiendo el estado que encontró. Transmitió el problema a la empresa HG Baunach de la vecina Hückelhoven. El jefe de la empresa, Hans-Georg Baunach, que estudió ingeniería eléctrica en la Universidad RWTH de Aquisgrán, ya había ayudado a la empresa del artesano en algunos trabajos de renovación complicados en el pasado. Su empresa está especializada en medidas hidráulicas, tanto en forma de asesoramiento como con sus propios productos para el equilibrado de la red: hace casi veinte años, desarrolló el herraje rendeMIX de Baunach y lo lanzó al mercado. Se trata de un mezclador de varias vías que, con su sección de derivación interna, es capaz de equilibrar diferentes flujos de masa y, por tanto, dirigir el flujo de retorno de un circuito de alta temperatura como flujo hacia un circuito de baja temperatura. En muchas casas unifamiliares, los radiadores se instalan en la planta superior, en las habitaciones de los niños y en los dormitorios, mientras que bajo el pavimento del salón, en la planta baja, hay serpentines de calefacción por suelo radiante. Ambos sistemas trabajan con volúmenes de agua diferentes, por lo que suelen diseñarse como circuitos independientes, cada uno con su propia bomba y, en el caso de las unidades murales, normalmente junto con un separador hidráulico. Sin embargo, esta inversión es sólo una de las desventajas de la conexión en paralelo.
El truco de la temperatura de retorno
El segundo es el debilitamiento de la eficiencia energética debido a la elevada temperatura de retorno de más de 40 °C del circuito de alta temperatura. Esto boicotea el principio de condensación. Los diseños de este tipo no cumplen su promesa de condensar el calor latente en los gases de combustión. De este modo, regalan entre el 10 y el 15 por ciento del rendimiento que obtiene una temperatura de retorno de 25 o 30 °C. Una condensación deficiente también provoca depósitos y corrosión en el intercambiador de calor de condensación, lo que se traduce en elevados costes de mantenimiento y fallos prematuros. En cambio, la grifería Rendemix conecta en red los radiadores y los serpentines del suelo en un único circuito, en el que la bomba de la caldera se encarga de la alimentación de los radiadores. Como sólo dirige el retorno frío de baja temperatura al intercambiador de calor de condensación, garantiza el efecto de ahorro prometido. La última innovación de Baunach lleva la denominación no del todo significativa de limitador de temperatura de retorno o válvula RTB. Esto parece un componente relativamente estático.
Sin embargo, se trata de una válvula termostática de reacción dinámica para la instalación de retorno que regula permanentemente el caudal a una temperatura del agua preestablecida: Si el retorno es demasiado caliente, se estrecha la sección transversal porque, obviamente, los radiadores no necesitan el caudal actual debido a las temperaturas demasiado altas en las habitaciones. Si la temperatura de retorno desciende por encima del margen establecido, debe circular más agua de calefacción: el RTB controlado por el sensor aumenta la apertura de la válvula. Una circulación mínima definida garantiza que no se produzcan bloqueos debidos a la temperatura ambiente. La instalación se encarga automáticamente del equilibrado hidráulico y cuenta con la bendición del KfW. En el caso de las medidas de modernización, el KfW estipula como condición para las subvenciones que el caudal se adapte a la demanda en el marco del equilibrio hidráulico. Para el especialista en hidráulica Hans-Georg Baunach, un ajuste incorrecto de la bomba o de la válvula era evidente en la sala de esquí de Neuss. Le resultaba inconcebible que no hubiera más calor para la cortina de aire caliente en los 1.000 kW disponibles, aunque el agua tuviera que serpentear por algunas tuberías sinuosas para entonces.
Figura 2: Discusión bajo el sistema de cortina de aire: Siegfried Gehler, Haaß Haustechnik (desde la izquierda); Armin Schrills, Haustechnik Skihalle Neuss; Georg Haaß, Haaß Haustechnik; Hans-Georg Baunach, HG Baunach GmbH & Co. KG (desde la derecha).
El aumento de la potencia de la caldera fue la primera solución que se discutió. El único cuello de botella era el gasoducto de gas natural DN 80, que está completamente cargado con las calderas ya instaladas. Sin embargo, el departamento técnico de la sala de esquí se mostraba escéptico respecto a un generador de calor adicional o nuevo y más grande. Los pocos kilovatios para el vestíbulo no podían realmente estirar la cascada más allá de su límite.
Circulación de agua sin transporte de calor
Los expertos han dirigido los hilos cuando ha sido posible. Las instalaciones centrales están distribuidas en varias salas técnicas. El distribuidor principal está en uno de ellos y la bomba principal DN 65 en el otro. Suministra tres sistemas de aire acondicionado: en la sala de esquí, en la zona de restauración y en la cocina, los tres con su propio mezclador y bomba y válvula de derivación aguas arriba con los niveles de ajuste 1 a 10. Los ingenieros observaron una dispersión relativamente baja. "Esto indicaba un despilfarro hidráulico, que la bomba principal hace circular masas de agua que no transportan calor - 60/55 °C en un día frío, eso no debía ser", recuerda Hans-Georg Baunach. Hay que reconocer que también le faltó una explicación espontánea para ello. Hasta que el especialista en hidráulica, más por probar que por reconocerlo, cerró las válvulas de derivación delante de los tres mezcladores para las tres unidades de tratamiento de aire situadas a unas pocas habitaciones y, al mismo tiempo, ajustó la bomba principal a la menor presión diferencial constante posible (1 m WS). Sólo para sorprenderse de que las derivaciones entre las líneas de suministro y de retorno estaban completamente abiertas. "Desgraciadamente, estos residuos hidráulicos quedan casi siempre ocultos en las instalaciones más grandes y desordenadas. ¿Cómo espera descubrirlos? Mientras todo se caliente, nadie se queja. Aquí, en Neuss, sólo nos llamaron porque el vestíbulo se estaba enfriando y no por un consumo que les hiciera dudar". La "reparación" costó la inversión de una sola mañana de trabajo.
Por supuesto, la complicación residía en el problema básico de muchos calentadores, el sistema hidráulico. Lo siguiente no era cierto o ya no lo es: la derivación data de la época de las bombas de circulación con rendimiento constante que se instalaron en el pasado. Tuvo que reducir la presión aguas arriba en los mezcladores para que la diferencia de presión y la curva característica se alinearan. Era lo más avanzado hace 20 años. Sin embargo, las bombas centrífugas actuales con rendimiento dependiente de la presión diferencial lo hacen superfluo. En el caso de la sala de esquí de Neuss, esto llevó a que la bomba principal suministrara 4 o 5 m3/h de agua de calefacción, las bombas de circulación de los tres sistemas de UTA tomaran su necesidad de calor de esto y el gran resto de 3 o 4 m3/h volviera directamente al retorno sin transportar calor, elevando su temperatura a un nivel alto y, por lo tanto, fluyendo de nuevo a la caldera.
20.000 euros por una mañana
Figura 3: La nueva bomba sube el volumen.
El sistema de cortina de aire del final de la red, que no tenía su propia bomba de aspiración, tuvo que conformarse con lo que aún le llegaba. Esto supuso sólo una fracción de los 20 kW necesarios. Ni el volumen ni la temperatura eran suficientes. Debido a las masas de agua en circulación, la caldera no podía gestionar una temperatura de flujo superior a unos 60 °C. Su rendimiento desaparecía principalmente en el agua. Su rendimiento desaparecía principalmente en la aceleración de la masa de agua Q que circulaba sin sentido por los bypass, mientras que los intercambiadores de calor de la cortina de aire caliente querían ser controlados a 70 °C. Por ello, Haaß y Baunach cerraron las secciones de compensación y redujeron la presión diferencial en la bomba principal de 5 m WS a casi sin presión (1 m WS). Así, transfirieron el control del caudal de las unidades de tratamiento de aire a sus propias bombas mezcladoras.
Como era de esperar, el diferencial pasó de 60/55 °C a 70/45 °C al poco tiempo. Con este primer efecto, la TGA cumplía una de las condiciones para que la cortina de aire caliente funcionara. Sin embargo, seguía faltando volumen debido a la reducción de la presión ascendente. Por ello, los técnicos de la construcción atornillaron una bomba de aspiración adicional en la tubería de la calefacción de la entrada de la sala de esquí. Desde entonces, el sistema de cortina de aire ha funcionado sin ninguna queja. Pero eso ni siquiera cubre los aspectos más importantes de la etapa 1. Palabra clave residuos hidráulicos - cinco meses después de la intervención, el departamento técnico informó: "La cortina protege la zona de entrada del aire exterior sin ningún impedimento. Pero ahora, en retrospectiva, esto es casi sólo un efecto secundario. Según nuestros datos, ahorramos gas natural con el nuevo Hydraulik 20 %". Esta reducción debería sumar entre 20.000 y 25.000 euros para una compra de 2,7 millones de kWh al año y 4 ct/kWh: Con el ajuste, Baunach y Haaß no sólo habían cubierto la demanda de calor de la cortina de aire caliente, sino que también habían optimizado de forma sostenible el funcionamiento de la red en general.
Con un par de movimientos de muñeca. Es cierto que las cifras no están ajustadas a las condiciones meteorológicas, pero se aplican a períodos idénticos en los años de comparación. También coinciden con los resultados de un amplio proyecto realizado hace unos años con la Universidad de Ciencias Aplicadas de Wolfenbüttel y el Grupo de Investigación para la Formación Profesional Práctica de la Universidad de Bremen, que se limitó a poner en orden el sistema hidráulico de un centenar de edificios de viviendas y a comparar el consumo antes/después: también allí los costes de calefacción se redujeron una media de 20 %.
Figura 4: El manto de nieve se ofrece como una reserva de frío
Fase de restauración 2
Figura 5: Preparación de agua caliente.
En la planta de Neuss, sin embargo, hay otro enorme potencial de ahorro más allá de las pérdidas (desconectadas) de la hidráulica. Aquí es donde entra en juego Etanomics Service GmbH. Esta segunda parte de la descripción de las condiciones de la sala de esquí de Neuss contiene, como etapa de renovación 2, la sugerencia real para los planificadores, constructores de instalaciones y, sobre todo, para los operadores de objetos más grandes, de no cerrar sus mentes a un servicio llamado "prueba compuesta" para los nuevos edificios, así como para la modernización y renovación. En principio, esto no es más que el seguimiento de la puesta en marcha a través de los ojos del cliente, es decir, a través de los ojos del propietario del edificio o de una oficina de planificación con visión de futuro.
Así es como procede la Etanómica...
¿Por qué el control?
Thomas Maintz explica: "Tomemos un objeto de muestra. Se trata de un proyecto de nueva construcción para la producción de equipos ópticos en condiciones de sala blanca. ¿Qué hace el ingeniero especializado? Trabaja a través de las fases del servicio según el HOAI, con la estimación de costes, con los pliegos de condiciones, con la licitación de MSR, y en principio tiene que pensar en todas las funciones. Pero, por regla general, a menudo no sabe exactamente qué energía se necesitará más adelante: Fabricación de instrumentos de medición en condiciones de sala blanca: ¿cuánto calor y frío se necesita? El diseño no se basa más que en una estimación teórica. Así que ofrecemos un suplemento al HOAI. Observamos centros de producción similares, registramos los flujos de medios allí, los superponemos con la planificación y los corregimos si es necesario debido a posibles desviaciones.
Prueba compuesta de ventajas
En la fase anterior y durante la puesta en marcha, todavía se pueden cambiar algunas cosas. Después, todo se vuelve muy caro. Creamos esos equilibrios con nuestros análisis y con nuestra prueba compuesta comprobamos la correcta ejecución de la planificación." Thomas Maintz sacude la cabeza cuando habla de su experiencia con los CHP. "¿Quién piensa en determinar el punto de bivalencia, cuando el segundo generador de calor, la caldera, debe ponerse en marcha? ¿Quién dimensiona correctamente los depósitos de almacenamiento para que la estratificación no se vea alterada en todos los puntos de funcionamiento?
Este mes de febrero, hemos tenido que lidiar con PCS que o bien no funcionaban o bien estaban permanentemente en bicicleta. Nuestro trabajo incluye la investigación de estos problemas hidráulicos o su eliminación desde el principio. Esto incluye, como un pequeño pero no insignificante detalle, que la velocidad de entrada en los tanques de almacenamiento estratificado no debe superar los 0,1 m/seg. Una mayor velocidad rompe la estratificación. Si el agua se mezcla, la capacidad del depósito se reduce a la mitad o incluso más. Esto significa que el flujo de volumen debe ser estrangulado en consecuencia. De lo contrario, la CHP no tiene nada que hacer. Estudiamos todas las inverosimilitudes del funcionamiento de los generadores de calor y frío en cuanto se puede esperar que su aclaración aporte ventajas de eficiencia y reducción de costes energéticos."
La única diferencia es que estos ojos se concentran en condiciones y procesos que la planificación no tenía en cuenta o que aún no se conocían como factores de influencia durante el diseño.
Figura 6: El espacio para el intercambiador de calor de condensación estaría disponible.
Para no dejar esta frase tan nebulosa: En la fase de planificación no se sabe necesariamente quién será el proveedor de energía más adelante. Tampoco sabemos cómo será la oferta y la demanda de energía en términos reales a lo largo del día. Uno se orientará por una curva de carga habitual, pero no por las posibles condiciones de desviación de un objeto concreto. Por ejemplo, un proveedor regional de energía que atiende principalmente a clientes de oficinas y administrativos podría exigir una tarifa alta durante el día y, atípicamente, una tarifa baja en las horas de la noche. Por lo tanto, la tecnología de instalaciones y de I&C debería llenar los tanques de almacenamiento por la noche, es decir, desplazar la parte de los perfiles de carga que se pueden desplazar a horas posteriores al horario de oficina aquí. Esto no ahorra energía -el punto en el que la planificación había hecho hincapié- pero sí ahorra dinero, lo que interesa aún más a los empresarios del cliente.
El tiempo como producto
Figura 7: Refrigeración de 450 kW de los compresores de refrigeración.
Baunach ya había consultado a los expertos de Etanomics en proyectos anteriores. Sus conocimientos se basan en la experiencia adquirida en un gran número de grandes proyectos. "Cuando nos llaman, normalmente siempre encontramos algo que se puede optimizar. En primer lugar, nos centramos en operaciones que cuestan poco, es decir, que no requieren una inversión técnica. El primer paso es lo que llamamos "brújula energética". Entre otras cosas, pedimos al cliente que nos proporcione datos (perfiles de carga) que el proveedor de energía pone a su disposición fácilmente, y los convertimos en un análisis del perfil de carga. De los resultados de este análisis se derivan medidas recomendadas, pero también preguntas que esperan respuesta. A continuación, invitamos a las partes implicadas a un taller en la empresa explotadora de la planta, discutimos los complejos individuales y resumimos el resultado en una lista de tareas prioritarias del tenor. "Primero hay que tomar las medidas que no requieren ninguna inversión importante, y luego las que requieren conversiones", así describe Thomas Maintz, uno de los ingenieros consultores de Etanomics Service GmbH, el modelo de "brújula energética" (véase el recuadro "Así procede Etanomics...").
El complejo de Neuss, al igual que muchos otros inmuebles, consume mucha electricidad. Para los expertos en energía, el objetivo en estos casos es el ahorro de electricidad (costes). Para crear la transparencia necesaria, instalan la tecnología de medición durante un periodo de tiempo adecuado, registran los perfiles de carga de las máquinas y los consumidores y determinan hasta qué punto son posibles los desplazamientos de carga sobre la base de los perfiles de carga in situ. En la pista de esquí cubierta, es necesario examinar cada uno de los compresores de refrigeración por separado para determinar el pico de potencia y con el telón de fondo de la concesión para el "uso atípico de la red", registrando así los tiempos de funcionamiento y los puntos de encendido con la intención de elaborar un programa que, por ejemplo, reduzca al mínimo el funcionamiento en paralelo. Un sistema de gestión de la energía y la carga. La capa de nieve de casi 0,5 m de espesor actúa como un enorme depósito de frío. Equilibrar los ciclos de control e igualar los tiempos de funcionamiento individuales esconde sin duda un inmenso potencial de reducción de picos. Etanomics no quiere dar una estimación aproximada del importe. Sólo sería posible decir más después de un taller con el personal de los departamentos técnicos y administrativos, porque habría que conocer los procedimientos operativos exactos y sus prioridades - y este taller forma parte del segundo paquete de la "Brújula de la Energía". Pero debería ser más de 10.000 euros.
Caso paralelo DTTZ Düsseldorf
Cuando, tras varias medidas complementarias en el Centro Alemán de Tenis de Mesa DTTZ de Düsseldorf, se añadió finalmente un nuevo sistema de ventilación y aire acondicionado en el TGA, los 120 kW adicionales cargados parecían superar la reserva de potencia del sistema de calderas existente. Como primera solución de emergencia, un tanque de almacenamiento más grande en lugar del tanque de 1.500 litros instalado podría haber aplanado el pico de producción y así cubrir al menos parte del aumento, pero no había espacio para ello en la ya abarrotada sala técnica.
rendeMIX en el DTTZ
Por el momento, el generador de calor no tuvo más remedio que distribuir una deficiencia. Por ello, Hans-Georg Baunach y la oficina de planificación IAS Halbrügge examinaron el sistema hidráulico y descubrieron un potencial que reducía el consumo y la potencia demandada en 30 % y, por tanto, hacía innecesario un aumento de la planta de calderas. En primer lugar, con la ayuda de los mezcladores Rendemix, llevaron el flujo de retorno de los paneles radiantes de la sala con una temperatura de más de 45 °C directamente al flujo de diferentes circuitos de baja temperatura. En segundo lugar, con el apoyo de este tipo de mezclador, reequiparon el tanque de almacenamiento con carga y descarga de dos zonas, duplicando así su capacidad. "Con la carga y descarga de doble zona, primero extraemos el agua caliente del centro para un gran número de consumidores antes de acceder y enfriar el valioso agua caliente de la zona de amortiguación superior. Esto significa que los ramales del circuito de alta temperatura también ponen su flujo de retorno a disposición de las conexiones centrales como flujo. Gracias a ello, la capacidad útil del buffer se ha duplicado exactamente", explica Hans-Georg Baunach el éxito de la medida.
Se recomienda la gestión de la carga
Figura 8: Eliminación del calor residual mediante torres de refrigeración.
La gestión de la carga da sus frutos de dos maneras. En primer lugar, rompe el pico y, por tanto, las tarifas de suministro de la carga ordenada de electricidad y gas (véase el recuadro "Picos y horarios caros"). En segundo lugar -y aquí la capa de nieve que almacena el frío podría ser decisiva-, el análisis o la gestión de la energía adaptada, como se acaba de mencionar, abre la posibilidad de reclamar una tarifa de uso de la red reducida en determinadas circunstancias. Este es el caso si es posible no sólo reducir el pico, sino también sacar parte del consumo del periodo de alta carga y trasladarlo a los periodos valle. El coste de la red para suministrar y transportar la electricidad representa alrededor de 25 % de los costes de la electricidad.
Sin embargo, según el artículo 19 de la Ordenanza de Tarifas de la Red Eléctrica (StromNEV), determinados consumidores finales tienen derecho a recibir del operador de la red local unas tarifas individuales de uso de la red más bajas. Por ejemplo, en el caso del "uso atípico de la red". Esto existe si la carga máxima en las horas de carga alta en el rango de baja tensión es al menos 30 % y en el rango de media tensión 20 % por debajo de la carga máxima en las horas valle. Así: 1.000 kW normalmente, pero sólo 700 u 800 kW en momentos de alta carga. El operador de la red debe publicar las ventanas temporales correspondientes para su zona de suministro. Busca en Google el término "uso atípico de la red" y el nombre de la empresa operadora de la red. El uso privilegiado se justifica por el hecho de que estos clientes amortiguan el suministro de electricidad debido a su especial comportamiento de consumo y, por tanto, contribuyen individualmente a reducir o evitar los costes de la red. Westnetz GmbH es el operador de la red de la sala de esquí de Neuss. La cuota de uso de la red es de aproximadamente 80 euros/kW y año. Si es posible arreglárselas con 20 % menos de electricidad en determinadas horas que con el consumo máximo en horas valle, se pueden ahorrar varios 1.000 euros.
Tiempos y picos caros
¿En qué parte de la tarifa eléctrica se esconden los costes de la red/del suministro? Como es sabido, el precio de la electricidad del proveedor de energía se compone de una parte por la cantidad real de electricidad comprada (precio de la energía) y una tarifa plana (precio básico). El precio básico se compone, de nuevo, de varios elementos. Además de los impuestos y los costes administrativos determinados por el Estado, el "precio de rendimiento" es un componente variable. Esta tarifa de demanda incluye las tasas de utilización de la red. Estos, a su vez, dependen de la demanda máxima anual, es decir, del pico de consumo absoluto, así como de la tensión (baja tensión, media tensión). ¿Quién registra el pico? El operador del punto de medición, si la empresa consume más de 100.000 kilovatios hora (kWh) de electricidad al año. A partir de este valor, mide el consumo de electricidad cada 15 minutos a través de un contador de electricidad de lectura a distancia (medición de potencia de grabación, o RLM, por sus siglas en inglés). Los valores individuales medidos dan como resultado el perfil de carga, es decir, el comportamiento del consumo del cliente a lo largo del tiempo.
Por lo tanto, el cuarto de hora al año con mayor consumo de electricidad determina la tarifa de la red. Si se arregla con un máximo de 800 kW durante 8.759 horas al año, pero desgraciadamente tiene una demanda única de 870 kW durante 20 minutos en la hora 8.760, pagará 80.000 euros por los 800 kW en 8.759 horas y 40 minutos, suponiendo un suministro de 100 euros/kW, más 7.000 euros por 20 minutos de 70 kW. Más los quizás cinco euros adicionales que cuesta el consumo de los 20 minutos. En Neuss, la empresa de servicios públicos Westnetz GmbH cobra unos 80 euros/kW de tarifa de red. Así, un exceso involuntario de más de 100 kW en un solo cuarto de hora sobre la media de 1.200 kW suministrados al año ya le cuesta a la sala de esquí 8.000 euros. Merece la pena analizarlo más de cerca y pensar en la gestión de la carga o, al menos, en el desprendimiento de la misma.
Figura 9: A nivel del suelo, la construcción de acero elevada desemboca en una losa de hormigón con protección anticongelante. El responsable es el agua de calefacción de la caldera. La mejor alternativa en este caso es el aprovechamiento del calor residual.
Calor residual desperdiciado en la sala de esquí de Neuss
Sin embargo, el mayor tesoro sin explotar se esconde en una sala separada de chapa de acero bajo la estructura de la pista de esquí. El experto en energía Maintz pone sobre la mesa el diagrama de la sala de esquí de Neuss. En cuanto a la electricidad, sus tres enfriadoras de 150 kW más los otros pequeños y grandes consumidores de la zona consumen permanentemente una media de 750 kW. En cuanto al gas, el consumo fluctuó entre un máximo de algo menos de 1.000 kW en febrero de 2016 y un mínimo de 100 kW en julio de 2016. "La curva de carga relativamente constante de la electricidad, con fuertes fluctuaciones ocasionales a lo largo del día, se explica por la demanda permanente de los compresores de refrigeración de la capa de nieve. Aparte de un consumo ligeramente superior a altas temperaturas exteriores, apenas se ve afectado por el clima. Las fluctuaciones en el consumo de gas de calefacción se explican, por supuesto, por la influencia del clima. Pero lo que llama la atención es por qué hay un consumo de gas relativamente alto, cuando los compresores de refrigeración, con sus 450 kW de potencia eléctrica, proporcionan unos 1.000 kW de calor residual. ¿Qué ocurre con este calor residual? ¡Nada!
Los compresores arrojan enormes cantidades de calor (residual) al calentar el aire exterior a través de dos plantas de refrigeración por evaporación. Sin embargo, un gasoducto de calefacción local podría transportar la energía de calefacción a un gran número de consumidores de baja temperatura y probablemente ahorraría un 80% del consumo de gas". Y continúa: "Pero incluso si sólo utilizáramos una parte del calor residual para calentar agua a través de estaciones de agua dulce para cocinas e instalaciones sanitarias en lugar de a través de calderas y depósitos, la factura anual sigue incluyendo 2.700 MWh de gas natural para calefacción y agua caliente. Si suponemos 15 % para las duchas y los grifos, es decir, 400.000 kWh o entre 16.000 y 20.000 euros, una reconversión parcial debería estar amortizada al cabo de unos años. O posiblemente un intercambiador de calor de condensación detrás de las calderas; como he dicho, estamos hablando de 2,7 millones de kWh de gas natural y de 800 a 1.000 kW de calor residual. Algo de eso merecerá la pena". Las redes de calefacción local sólo cuestan dinero a primera vista. Si se crea un concepto coherente, pueden obtenerse importantes subvenciones a través de Bafa o KfW.
La mejor solución
Pero los expertos creen aún más en la viabilidad económica de la gran solución: convertir todo el sistema de distribución para utilizar el flujo de retorno, integrar una alimentación de calor de la planta de refrigeración e imponer la gestión de la carga en todo el conjunto. Eso tiene que dar sus frutos. De este modo, se podría crear una reserva más que suficiente para las ampliaciones previstas del centro de ocio. Tanto Thomas Maintz como Hans-Georg Baunach señalan que el centro de esquí cubierto de Neuss no es un caso aislado. "Es bastante típico de una multitud de instalaciones ineficientes cuyos operadores ni siquiera saben cuánto dinero desperdician sin sentido a diario, mensualmente y anualmente".
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