Skihalle Neuss - Molte migliaia di euro risparmiati
Approcci della soluzione Baunach per un tipico caso di ristrutturazione
Patchwork è probabilmente un termine appropriato per indicare un gran numero di sistemi di attrezzature tecniche per l'edilizia in Germania.
Conversioni e misure di espansione, in particolare nel settore terziario e commerciale, costringono ad aggiungere qualche tubo e attuatore in più allo schema di installazione. Il labirinto già idraulico diventa ancora più confuso con le aggiunte e le resistenze nella rete crescono. Di solito, quando qualcosa non si scalda più, la soluzione rapida è quella di aumentare la potenza della caldaia. Esempio tipico: il palazzetto dello sci di Neuss.
In molti casi, tuttavia, nell'impianto sono nascoste riserve di energia sufficienti ad alimentare, ad esempio, un ampliamento pianificato. E non è tutto. La disorganizzazione dell'impianto idraulico dovuta alle varie misure o alla mancanza di bilanciamento provoca costantemente perdite di trasporto superflue e costose. Eliminarle per fare bene non solo al bilancio, ma anche all'ambiente, è da anni una richiesta ben nota nel dibattito sul clima. Per gli edifici residenziali e non residenziali, la KfW richiede il bilanciamento idronico come prerequisito per il finanziamento, ma quasi nessuno si occupa della costruzione di sistemi più complessi per gli immobili di servizio e commerciali. La maggior parte delle aziende non si rende nemmeno conto di ciò che sta regalando.
Pensare a un MOT energetico
Immagine 1: Il fattore scatenante: il freddo foyer.
Ciò significa che ogni giorno, in questo settore, vengono sprecati centinaia o addirittura più megawattora in tutta la Germania. Forse l'amministrazione pubblica dovrebbe pensare a una sorta di MOT dell'energia, che almeno elabori delle tabelle di marcia per la ristrutturazione. Gli uffici di pianificazione autorizzati potrebbero assumersi questo compito. Questo aiuterebbe sicuramente ad avvicinarsi un po' di più agli obiettivi di CO2 del governo tedesco. Neuss sta attualmente lavorando in questa direzione, ovvero per bilanciare l'offerta, la domanda e il consumo di riscaldamento, raffreddamento, elettricità e gas nel centro sciistico coperto. Le parti coinvolte hanno sviluppato un concetto in due fasi. La fase 1 si concentra su misure a basso investimento, sulla corretta regolazione idraulica. Sono bastati pochi interventi per ridurre la bolletta energetica di diverse migliaia di euro all'anno.
La fase 2 comporterà alcuni investimenti, ma anche questi si ripagheranno in un periodo di tempo relativamente breve. Certo, a prima vista un centro sciistico al coperto "esotico" non sembra necessariamente un progetto per rinnovare la miriade di impianti di riscaldamento e condizionamento inefficienti di questo Paese. In realtà, però, si tratta di un caso tipico, perché i progetti originari riguardavano solo la prima fase di costruzione, per così dire, di quella che oggi è un'area spaziosa con aule, un hotel, campi da calcio, un parco di arrampicata e altro ancora. Per fare un'analogia con il settore commerciale: come altrove, sono stati aggiunti nuovi padiglioni. E questo vale anche in generale: nei diciotto anni di esistenza del parco divertimenti, che porta l'inverno in estate per circa 1 milione di visitatori ogni anno, sono cambiati i progettisti e le aziende di installazione. Di conseguenza, nonostante la documentazione, le competenze sono andate perse.
Il reclamo
Circa due anni fa, i tecnici della pista da sci artificiale hanno dovuto chiamare la ditta Haaß Sanitär Heizung Haustechnik di Mönchengladbach. Il sistema di caldaie non era in grado di mantenere la temperatura della barriera d'aria nell'area di ingresso a un livello sufficiente. La barriera d'aria calda richiede una potenza di circa 20-25 kW per proteggere il foyer dall'aria esterna. L'azienda Haaß, che non era coinvolta nel precedente nuovo edificio, si è chiesta perché un sistema di generazione di calore da 800 kW composto da due caldaie da 400 kW di potere calorifico (Viessmann), ciascuna con un bruciatore a due stadi, non potesse raggiungere questo obiettivo. La cascata a due stadi è supportata anche da una caldaia da 250 kW, che in origine era utilizzata solo per alimentare l'hotel (riscaldamento e acqua calda). Tuttavia, nel frattempo la fornitura di acqua calda è stata trasferita alle caldaie di grandi dimensioni, in modo che l'unità da 250 kW potesse essere completamente spenta in estate, quando non era necessaria per riscaldare il nuovo hotel. Nel frattempo, la ristrutturazione della rete ha comportato ulteriori modifiche all'impianto e al parco macchine. "Ma sfortunatamente nessuna delle aziende precedenti si è preoccupata di riadattare di conseguenza il trasporto dell'acqua di riscaldamento. Il risultato è stato che lo scambiatore del sistema a barriera d'aria alla fine di una delle linee non riceveva più abbastanza acqua calda.
La situazione
Figura 1: Alimentazione di una delle tre unità di trattamento dell'aria. La pompa principale macina la maggior parte dell'acqua di mandata direttamente nel ritorno attraverso il bypass aperto e la solleva
Lo schema di installazione con pompa principale, miscelatore e pompa del circuito di riscaldamento è denominato "Circuito di miscelazione con pompa principale e collettore non pressurizzato" in un articolo recentemente pubblicato dal Politecnico di Zurigo: Gruppi di riscaldamento multipli". Nel centro sciistico indoor di Neuss, il collettore "non pressurizzato" è sostituito da un collettore limitato a 1 m di colonna d'acqua - una pre-pressione (controllo della pressione differenziale della pompa di circolazione controllata elettronicamente al setpoint più basso) che non interferisce troppo con la caratteristica di controllo del miscelatore a tre vie.
Figura 2: Quando il bypass è aperto, l'acqua di riscaldamento circola continuamente anche quando l'impianto di condizionamento non è in funzione.
Figura 3: Bypass chiuso.
Figura 4: L'affermazione decisiva contenuta nella pubblicazione del Politecnico di Zurigo è che nel caso di un circuito di miscelazione, la pressione in ingresso al miscelatore deve essere praticamente nulla. Fonte: Fonte: www.vdf-online.ch/post/32-hydraulische-schal-tungen
"Il foyer si stava raffreddando", racconta l'ingegnere dell'impianto Georg Haaß, descrivendo la condizione riscontrata. Ha passato il problema all'azienda HG Baunach della vicina Hückelhoven. Il capo dell'azienda Hans-Georg Baunach, che ha studiato ingegneria elettrica all'Università RWTH di Aquisgrana, aveva già assistito l'artigiano in passato con una serie di lavori di ristrutturazione difficili. La sua azienda è specializzata in misure idrauliche, sia sotto forma di consulenza che di prodotti propri per il bilanciamento delle reti: quasi vent'anni fa ha sviluppato e lanciato il raccordo rendeMIX di Baunach. Si tratta di un miscelatore a più vie con una sezione di bypass interna in grado di equalizzare flussi di massa diversi e quindi di indirizzare il flusso di ritorno di un circuito ad alta temperatura in un circuito a bassa temperatura come flusso. In molte case unifamiliari, nelle stanze dei bambini e nelle camere da letto al piano superiore sono presenti dei radiatori, mentre nel soggiorno al piano terra, sotto il massetto, sono presenti serpentine di tubi per il riscaldamento a pavimento. Entrambi i sistemi funzionano con volumi d'acqua diversi, il che significa che di solito sono progettati come circuiti indipendenti, ciascuno con la propria pompa e, nel caso di unità montate a parete, di solito in combinazione con un separatore idraulico. Tuttavia, questo investimento è solo uno degli svantaggi del collegamento in parallelo.
Il trucco della temperatura di ritorno
Il secondo è la riduzione dell'efficienza energetica dovuta all'elevata temperatura di ritorno di oltre 40 °C dal circuito ad alta temperatura. In questo modo si boicotta il principio della condensazione. I progetti di questo tipo non mantengono la promessa di condensare il calore latente dei gas di scarico. Pertanto, cedono il 10-15% del rendimento che una temperatura di ritorno di 25 o 30 °C consente di ottenere. Una condensazione inadeguata porta anche a depositi e corrosione sullo scambiatore di calore a condensazione, con conseguenti costi di manutenzione elevati e guasti prematuri. Il raccordo Rendemix, invece, collega i radiatori e le serpentine a pavimento in un unico circuito, con la pompa della caldaia che alimenta i radiatori. Poiché dirige solo il flusso di ritorno freddo a bassa temperatura nello scambiatore di calore a condensazione, garantisce l'effetto di risparmio promesso. L'ultima innovazione di Baunach porta il nome non del tutto descrittivo di limitatore della temperatura di ritorno o valvola RTB. Sembra un componente relativamente statico.
In realtà, però, si tratta di una valvola termostatica a reazione dinamica per l'impianto di ritorno che regola in modo permanente il flusso a una temperatura dell'acqua prestabilita: Se il ritorno è troppo caldo, limita la sezione perché i radiatori non hanno ovviamente bisogno della portata attuale a causa delle alte temperature nei locali. Se la temperatura di ritorno scende oltre la soglia impostata, deve circolare più acqua di riscaldamento - l'RTB controllato dal sensore aumenta l'apertura della valvola. Una circolazione minima definita assicura che non vi siano blocchi dovuti alla temperatura ambiente. La valvola esegue quindi automaticamente il bilanciamento idronico e ha la benedizione del KfW. Nel caso di interventi di ammodernamento, il KfW stabilisce che il flusso deve essere adattato ai requisiti nell'ambito del bilanciamento idraulico come condizione per la sovvenzione. Per lo specialista di idraulica Hans-Georg Baunach, un'impostazione errata della pompa o della valvola nella ski hall di Neuss era evidente. Per lui era inconcepibile che i circa 1.000 kW disponibili non avrebbero più fornito calore alla cortina d'aria calda, anche se l'acqua avesse dovuto snodarsi attraverso alcune tubature tortuose.
Foto 2: Discussione sotto il sistema di barriere d'aria: Siegfried Gehler, Haaß Haustechnik (da sinistra); Armin Schrills, Haustechnik Skihalle Neuss; Georg Haaß, Haaß Haustechnik; Hans-Georg Baunach, HG Baunach GmbH & Co. KG (da destra).
L'aumento della potenza delle caldaie è stata la prima soluzione in discussione. L'unico ostacolo era la tubazione del gas naturale DN 80, già utilizzata al massimo con le caldaie già installate. Tuttavia, l'ufficio tecnico del comprensorio sciistico era comunque scettico nei confronti di un generatore di calore aggiuntivo o di un nuovo generatore più grande. I pochi kilowatt per il foyer non potevano far superare alla cascata i suoi limiti.
Circolazione dell'acqua senza trasferimento di calore
Dove possibile, gli esperti hanno gestito le linee. Le installazioni centrali sono distribuite in diversi locali dell'impianto. In uno di essi si trova il distributore principale, al quale è collegata la pompa principale DN 65. Questa alimenta tre sistemi di condizionamento dell'aria: nella sala da sci, nell'area di ristorazione e nella cucina, tutti e tre con un proprio miscelatore, una pompa e una valvola di bypass a monte con livelli di regolazione da 1 a 10. Gli ingegneri hanno notato una diffusione relativamente bassa. "Questo indicava uno spreco idraulico, che la pompa principale faceva circolare masse d'acqua che non trasportavano calore: 60/55 °C in una giornata fredda, era inaccettabile", ricorda Hans-Georg Baunach. Certo, gli mancava anche una spiegazione spontanea. Fino a quando lo specialista di idraulica, più per tentativi che per realizzazione, ha chiuso le valvole di bypass a monte dei tre miscelatori per i tre sistemi di condizionamento dell'aria qualche stanza più avanti e contemporaneamente ha impostato la pompa principale alla pressione differenziale costante più bassa possibile (1 m WS). È rimasto sorpreso nello scoprire che i bypass tra la mandata e il ritorno erano completamente aperti. "Purtroppo questi sprechi idraulici sono quasi sempre nascosti nelle installazioni più grandi e confuse. Come si fa a scoprirli? Finché tutto è caldo, nessuno si lamenta. Qui a Neuss siamo stati chiamati solo perché il foyer si stava raffreddando e non per un consumo che destava sospetti". La "riparazione" è costata l'investimento di una sola mattinata di lavoro.
Naturalmente, la complicazione risiedeva nel problema di base di molti impianti di riscaldamento, l'idraulica. Quanto segue non era o non è più corretto: il bypass risale all'epoca in cui erano installate pompe di circolazione a portata costante. Doveva ridurre la pressione a monte dei miscelatori per armonizzare la differenza di pressione e il campo della curva caratteristica. Era lo stato dell'arte 20 anni fa. Tuttavia, le attuali pompe centrifughe con prestazioni dipendenti dalla pressione differenziale lo rendono superfluo. Nel caso del centro sciistico indoor di Neuss, ciò significava che la pompa principale forniva 4 o 5 m3/h di acqua di riscaldamento, le pompe di circolazione dei tre sistemi di condizionamento dell'aria ne traevano il loro fabbisogno di calore e il grosso residuo di 3 o 4 m3/h tornava direttamente nel flusso di ritorno senza trasportare calore, innalzando la sua temperatura ad alta temperatura e tornando così alla caldaia.
20.000 euro per una mattina
Figura 3: La nuova pompa crea il volume.
Il sistema a barriera d'aria della porta all'estremità della rete, che non disponeva di una propria pompa di aspirazione, ha dovuto accontentarsi di ciò che ancora gli arrivava. Si trattava solo di una frazione dei 20 kW richiesti. Né il volume né la temperatura erano sufficienti. A causa delle masse d'acqua in circolazione, la caldaia non era in grado di raggiungere una temperatura di mandata superiore ai 60 °C circa. La sua potenza veniva sprecata principalmente per accelerare la massa d'acqua Q che circolava inutilmente attraverso i bypass, mentre gli scambiatori di calore della cortina d'aria calda volevano essere regolati a 70 °C. Haaß e Baunach hanno quindi chiuso le sezioni di equalizzazione e ridotto la pressione differenziale alla pompa principale da 5 m WS a praticamente senza pressione (1 m WS). Hanno quindi trasferito il controllo della portata dei sistemi di condizionamento dell'aria alle proprie pompe miscelatrici.
Come previsto, la diffusione è passata da 60/55 °C a 70/45 °C dopo poco tempo. Con questo primo effetto, la TGA ha soddisfatto una delle condizioni per una barriera d'aria calda funzionante. Tuttavia, il volume mancava ancora a causa della ridotta pre-pressione. I tecnici dell'edificio hanno quindi avvitato una pompa di aspirazione aggiuntiva nella tubazione del riscaldamento all'ingresso della ski hall. Da allora il sistema di barriere d'aria funziona senza problemi. Ma questo non è l'aspetto più importante della fase 1. Parola d'ordine spreco idraulico - cinque mesi dopo l'intervento, l'ufficio tecnico ha riferito: "La cortina scherma l'area d'ingresso dall'aria esterna senza alcun danno". Col senno di poi, però, questo è quasi solo un effetto collaterale. Secondo la nostra raccolta dati, con la nuova Hydraulik 20 % stiamo risparmiando gas naturale". Con un consumo di 2,7 milioni di kWh all'anno e 4 ct/kWh, questa riduzione si aggira probabilmente tra i 20.000 e i 25.000 euro: Con l'adeguamento, Baunach e Haaß non solo hanno coperto il fabbisogno di calore della barriera ad aria calda, ma hanno anche ottimizzato in modo sostenibile il funzionamento complessivo della rete.
Con pochi semplici passi. Certo, le cifre non sono adeguate alle condizioni meteorologiche, ma si riferiscono a periodi identici negli anni di riferimento. Sono anche coerenti con i risultati di un ampio progetto di qualche anno fa, a cui hanno partecipato l'Università di Scienze Applicate di Wolfenbüttel e il gruppo di ricerca sulla formazione professionale pratica dell'Università di Brema, che ha semplicemente messo a posto l'impianto idraulico di circa 100 edifici residenziali e ha confrontato i consumi prima e dopo: anche i costi di riscaldamento sono diminuiti in media di 20 %.
Immagine 4: Il manto nevoso è ideale per conservare il freddo
Ristrutturazione fase 2
Figura 5: Preparazione dell'acqua calda.
Tuttavia, il sistema di Neuss ha un enorme potenziale di risparmio che va oltre le perdite idrauliche (disattivate). È qui che entra in gioco Etanomics Service GmbH. Questa seconda parte della descrizione delle condizioni del comprensorio sciistico di Neuss contiene il suggerimento concreto per i progettisti, i costruttori di impianti e, soprattutto, i gestori di grandi strutture di prendere in considerazione un servizio chiamato "test composito" sia per le nuove costruzioni che per gli ammodernamenti e le ristrutturazioni. In linea di principio, questo non significa altro che monitorare la messa in servizio attraverso gli occhi del cliente, cioè attraverso gli occhi del proprietario dell'edificio o di un ufficio di progettazione lungimirante.
Ecco come funziona l'Etanomics...
Perché il monitoraggio?
Thomas Maintz spiega: "Prendiamo un oggetto campione. Si tratta di un nuovo progetto di costruzione per la produzione di apparecchiature ottiche in condizioni di camera bianca. Cosa fa l'ingegnere specializzato? Lavora attraverso le fasi del servizio secondo HOAI, con stime dei costi, specifiche, gare d'appalto MSR e, in linea di principio, deve pensare a tutte le funzioni. Tuttavia, spesso non sa esattamente quale energia sarà necessaria in seguito: Produzione di dispositivi di misura in condizioni di camera bianca: quanto è necessario riscaldare e raffreddare? La progettazione non si basa su più di una stima teorica. Per questo offriamo un supplemento all'HOAI. Prendiamo in esame siti produttivi simili, registriamo i flussi di fluidi in essi presenti, li sovrapponiamo alla progettazione e, se necessario, li correggiamo in base a eventuali scostamenti.
Vantaggioso test composito
Nella fase precedente e durante la messa in servizio si può ancora cambiare molto. In seguito, tutto diventa molto costoso. Noi elaboriamo questi bilanci con le nostre analisi e utilizziamo il nostro test di rete per verificare che la pianificazione sia stata attuata correttamente". Thomas Maintz scuote la testa quando parla della sua esperienza con i CHP. "Chi pensa a determinare il punto di bivalenza, quando il secondo generatore di calore, la caldaia, deve entrare in funzione? Chi dimensiona correttamente i serbatoi di stoccaggio in modo che la stratificazione rimanga indisturbata in tutti i punti di funzionamento?
Questo febbraio abbiamo dovuto occuparci di unità di cogenerazione che non funzionavano o erano permanentemente intermittenti. Il nostro lavoro consiste nell'indagare su questi problemi idraulici o nell'eliminarli fin dall'inizio. Un dettaglio piccolo ma non trascurabile è che la velocità di ingresso nei serbatoi di stoccaggio stratificati non deve superare 0,1 m/sec. Una velocità superiore interrompe la stratificazione. Se l'acqua si mescola, la capacità del serbatoio di stoccaggio si dimezza o si riduce ulteriormente. Ciò significa che la portata deve essere regolata di conseguenza. Altrimenti l'unità di cogenerazione non ha nulla da fare. Prendiamo in considerazione qualsiasi implausibilità nel funzionamento dei generatori di calore e raffreddamento non appena può essere chiarita e si possono prevedere vantaggi in termini di efficienza e riduzione dei costi energetici".
L'unica differenza è che questi occhi si concentrano su condizioni e processi che non sono stati presi in considerazione durante la pianificazione o che non erano ancora noti come fattori di influenza nella fase di progettazione.
Figura 6: Sarebbe disponibile lo spazio per uno scambiatore di calore a condensazione.
Per non lasciare questa frase così nebulosa: In fase di progettazione non si sa necessariamente chi sarà il fornitore di energia in seguito. Né si sa come saranno l'offerta e la domanda di energia nella vita reale nel corso della giornata. Sarete guidati da un profilo di carico standard, ma non dalle condizioni eventualmente diverse di un immobile specifico. Ad esempio, un fornitore di energia regionale che serve principalmente clienti di uffici e uffici amministrativi potrebbe richiedere una tariffa elevata durante il giorno e una tariffa bassa atipica la sera. Di conseguenza, la tecnologia di I&C e di installazione dovrebbe riempire i serbatoi di accumulo la sera, cioè spostare la parte dei profili di carico che può essere spostata in orari successivi a quelli di ufficio. Sebbene ciò non comporti un risparmio di energia - il punto che la pianificazione aveva sottolineato -, si risparmia denaro, il che è ancora più interessante per gli uomini d'affari del cliente.
Il tempo come prodotto
Figura 7: 450 kW di raffreddamento dai compressori di refrigerazione.
Baunach aveva già consultato gli esperti di Etanomics per le proprietà precedenti. La loro competenza si basa sull'esperienza maturata in un gran numero di grandi progetti. "Quando ci chiamano, di solito troviamo sempre qualcosa che può essere ottimizzato. Innanzitutto, ci concentriamo sulle operazioni che costano poco, cioè che non richiedono alcun investimento tecnico. Il primo passo lo chiamiamo "bussola energetica". Tra le altre cose, chiediamo al cliente di fornirci i dati (profili di carico), che sono semplicemente messi a disposizione dal fornitore di energia, e li convertiamo in un'analisi del profilo di carico. Dai risultati, ricaviamo le misure consigliate, ma anche le domande che richiedono risposte. Invitiamo quindi le parti interessate a un workshop presso la sede del gestore dell'impianto, discutiamo le singole complessità e riassumiamo i risultati in un elenco di cose da fare con priorità. "Prima di tutto si dovrebbero adottare le misure che non richiedono investimenti significativi, poi quelle che richiedono modifiche", afferma Thomas Maintz, uno degli ingegneri consulenti di Etanomics Service GmbH, descrivendo il modello della "bussola energetica" (vedi riquadro "Ecco come funziona Etanomics...").
Il complesso di Neuss, come molte altre proprietà, è molto energivoro. Per gli esperti di energia, in questi casi l'obiettivo è quindi il risparmio di elettricità (costi). Per creare la trasparenza necessaria, installano una tecnologia di misurazione per un periodo di tempo adeguato, registrano i profili di carico delle macchine e delle utenze e utilizzano i profili di carico in loco per determinare la misura in cui è possibile spostare il carico. Nel centro sciistico al coperto, è essenziale esaminare i singoli compressori di refrigerazione per determinare il picco di potenza e, nel contesto della concessione per "l'uso atipico della rete", registrare i tempi di funzionamento e i punti di accensione con l'intenzione di elaborare un programma che riduca al minimo, ad esempio, il funzionamento in parallelo. Gestione dell'energia e del carico. Lo strato di neve spesso quasi 0,5 metri agisce come un'enorme cella frigorifera. Il bilanciamento dei cicli di controllo e l'equalizzazione dei tempi di funzionamento individuali offrono sicuramente un immenso potenziale di riduzione dei picchi. Etanomics non vuole fornire una stima approssimativa dell'importo. Sarebbe possibile dire di più solo dopo un workshop con il personale tecnico e amministrativo, perché bisognerebbe conoscere esattamente i processi operativi e le loro priorità - e questo workshop fa parte della seconda parte del pacchetto "Energy Compass". Tuttavia, è probabile che il costo superi i 10.000 euro.
Caso parallelo DTTZ Düsseldorf
Quando, dopo diversi interventi aggiuntivi presso il centro tedesco di tennis da tavolo DTTZ di Düsseldorf, è stato finalmente aggiunto un nuovo sistema di ventilazione e condizionamento al TGA, i 120 kW aggiuntivi hanno apparentemente superato la riserva di potenza del sistema di caldaie esistente. Come prima soluzione di emergenza, un serbatoio di accumulo più grande al posto di quello installato da 1.500 litri avrebbe potuto appiattire il picco di produzione e quindi coprire almeno in parte l'aumento, ma non c'era spazio sufficiente per questo nella sala impianti già sovraffollata.
nel mixer della DTTZ
Per il momento, il generatore di calore non aveva altra scelta che distribuire una carenza. Hans-Georg Baunach e l'ufficio di progettazione IAS Halbrügge hanno quindi dato un'occhiata all'impianto idraulico e hanno scoperto un potenziale che avrebbe potuto ridurre il consumo e la potenza richiesta di 30 %, rendendo superfluo l'aumento del sistema di caldaie. In primo luogo, hanno utilizzato il miscelatore Rendemix per portare il flusso di ritorno dai pannelli radianti del capannone con una temperatura di oltre 45 °C direttamente al flusso di vari circuiti a bassa temperatura. In secondo luogo, con il supporto di questo tipo di miscelatore, hanno dotato il serbatoio di accumulo di un sistema di carico e scarico a due zone, raddoppiandone così la capacità. "Con il sistema di carico e scarico a due zone, preleviamo prima l'acqua calda dal centro per un gran numero di utenze, prima di accedere alla preziosa acqua calda nella zona tampone superiore e raffreddarla. Ciò significa che anche i fili del circuito ad alta temperatura mettono a disposizione il loro flusso di ritorno ai collegamenti del centro come flusso. In questo modo abbiamo raddoppiato esattamente la capacità utile del buffer", spiega Hans-Georg Baunach, spiegando il successo della misura.
Gestione del carico consigliata
Figura 8: Smaltimento del calore residuo tramite torri di raffreddamento.
La gestione del carico dà i suoi frutti in due modi. In primo luogo, riduce i picchi e quindi le tariffe di fornitura per il carico ordinato di elettricità e gas (vedi riquadro "Picchi e orari costosi"). In secondo luogo - e qui lo strato di neve che trattiene il freddo potrebbe essere decisivo - l'analisi o la gestione energetica adattata, come appena detto, può aprire la possibilità di richiedere una riduzione della tariffa di utilizzo della rete. Ciò avviene se è possibile non solo ridurre il picco, ma anche eliminare parte del consumo dal periodo di picco e spostarlo in periodi non di picco. Il canone di rete per la fornitura e il trasporto dell'elettricità rappresenta circa 25 % dei costi dell'elettricità.
Tuttavia, in base all'articolo 19 dell'ordinanza sui costi della rete elettrica (StromNEV), alcuni consumatori finali hanno diritto a ricevere dal gestore di rete locale tariffe individuali di utilizzo della rete più basse. Ad esempio, nel caso di "utilizzo atipico della rete". Ciò si verifica se il carico massimo prelevato nelle ore di picco nella fascia di bassa tensione è di almeno 30 % e nella fascia di media tensione di 20 % inferiore al carico massimo prelevato nelle ore non di picco. In altre parole: 1.000 kW normalmente, ma solo 700 o 800 kW nelle ore di picco. Le finestre temporali corrispondenti devono essere pubblicate dal gestore di rete per la propria area di fornitura. Basta cercare su Google il termine "utilizzo atipico della rete" e il nome della società del vostro gestore di rete. Lo status privilegiato è giustificato dal fatto che questi clienti, a causa del loro particolare comportamento di consumo, attutiscono la fornitura di energia elettrica e contribuiscono in modo individuale a ridurre o evitare i costi di rete. Westnetz GmbH è il gestore di rete della Skihalle Neuss. Il canone di utilizzo della rete è di circa 80 euro/kW all'anno. Se è possibile gestire con 20 % di elettricità in meno in determinati orari rispetto al consumo massimo nelle ore non di punta, si possono risparmiare diversi 1.000 euro.
Orari e picchi costosi
In quale punto della tariffa elettrica è nascosto il canone di rete/costo di fornitura? Come sapete, il prezzo dell'elettricità del fornitore di energia è composto da una quota per la quantità di elettricità effettivamente acquistata (prezzo di lavoro) e da una tariffa fissa (prezzo di base). Anche il prezzo base è composto da diverse voci. Oltre alle imposte e ai costi amministrativi imposti dallo Stato, il "prezzo di prestazione" è una componente variabile. Questo prezzo di prestazione comprende le tariffe di utilizzo della rete. Questi dipendono a loro volta dal picco di domanda annuale, cioè dal picco di consumo assoluto, e dalla tensione (bassa tensione, media tensione). Chi registra il picco? L'operatore del punto di misura se l'azienda consuma più di 100.000 kilowattora (kWh) di elettricità all'anno. A partire da questo valore, misura il consumo di elettricità ogni 15 minuti tramite un contatore elettrico a lettura remota (misura della potenza di registrazione, in breve RLM). Il profilo di carico, ossia il comportamento del cliente in termini di consumo nel tempo, viene calcolato in base ai singoli valori misurati.
Il quarto d'ora all'anno con il maggior consumo di elettricità determina quindi la tariffa di rete. Chi gestisce un massimo di 800 kW per 8.759 ore all'anno, ma sfortunatamente ha avuto un'unica richiesta di 870 kW per 20 minuti nell'ora 8.760, pagherà 80.000 euro per gli 800 kW in 8.759 ore e 40 minuti, ipotizzando una fornitura di 100 euro/kW - più 7.000 euro per 20 minuti di 70 kW. Più i costi di consumo aggiuntivi di forse cinque euro per i 20 minuti. A Neuss, il fornitore Westnetz GmbH applica una tariffa di rete di circa 80 euro/kW. Un consumo involontario di più 100 kW in un solo quarto d'ora su una fornitura media di 1.200 kW all'anno costa quindi già 8.000 euro al comprensorio sciistico. Vale quindi la pena di considerare più da vicino la gestione del carico o almeno il distacco del carico.
Figura 9: La struttura in acciaio sopraelevata conduce a una soletta in calcestruzzo con protezione antigelo a livello del pavimento. Il responsabile è l'acqua di riscaldamento della caldaia. L'alternativa migliore è lo sfruttamento del calore residuo.
Lo spreco di calore nel centro sciistico coperto di Neuss
Tuttavia, il tesoro inutilizzato più grande è nascosto in una stanza separata in lamiera d'acciaio sotto la costruzione della pista da sci. L'esperto di energia Maintz mette sul tavolo il diagramma del palazzetto dello sci di Neuss. Per quanto riguarda l'elettricità, i suoi tre refrigeratori da 150 kW e le altre piccole e grandi utenze della zona assorbono costantemente una media di 750 kW. Per quanto riguarda il gas, il consumo è oscillato tra un massimo di poco meno di 1.000 kW nel febbraio 2016 e un minimo di 100 kW nel luglio 2016. "Il profilo di carico relativamente costante per l'elettricità, con forti fluttuazioni a volte nel corso della giornata, si spiega con la domanda costante dei compressori di refrigerazione per lo strato di neve. A parte un consumo leggermente più elevato quando le temperature esterne sono alte, questo dato non è praticamente influenzato dalle condizioni meteorologiche. Le fluttuazioni del consumo di gas da riscaldamento si spiegano ovviamente con l'influenza del tempo. Ciò che colpisce, tuttavia, è il motivo di un consumo di gas relativamente elevato, quando i compressori di refrigerazione, con la loro potenza elettrica di 450 kW, forniscono circa 1.000 kW di calore residuo. Cosa succede a questo calore residuo? Niente!
I compressori disperdono enormi quantità di calore (di scarto) riscaldando l'aria esterna attraverso due unità di raffreddamento evaporativo. Una conduttura di riscaldamento locale potrebbe trasportare l'energia termica a un gran numero di utenze a bassa temperatura, con un probabile risparmio dell'80% sul consumo di gas". E continua: "Ma anche se utilizzassimo solo una parte del calore residuo per riscaldare l'acqua attraverso stazioni di acqua dolce per la cucina e i servizi igienici, invece che attraverso caldaie e serbatoi di stoccaggio, la bolletta annuale includerebbe comunque 2.700 MWh di gas naturale per il riscaldamento e l'acqua calda. Se ipotizziamo 15 % di questo per docce e rubinetti, cioè 400.000 kWh o 16.000-20.000 euro, una conversione parziale dovrebbe ripagarsi dopo pochi anni. O forse uno scambiatore di calore a condensazione dietro le caldaie - come ho detto, stiamo parlando di 2,7 milioni di kWh di gas naturale e di 800-1.000 kW di calore residuo. Ne varrà sicuramente la pena". Le reti di riscaldamento locale sono costose solo a prima vista. Se si elabora un progetto coerente, è possibile ottenere notevoli sovvenzioni tramite Bafa o KfW.
La soluzione migliore
Ma gli esperti credono ancora di più nell'economicità della soluzione su larga scala: convertire l'intero sistema di distribuzione all'utilizzo del ritorno, integrare un'alimentazione di calore dal sistema di refrigerazione e aggiungere una gestione del carico al tutto. Tutto ciò deve essere redditizio. In questo modo si creerebbe una riserva più che sufficiente per i previsti ampliamenti del centro ricreativo. Tuttavia, sia Thomas Maintz che Hans-Georg Baunach sottolineano che il centro sciistico coperto di Neuss non è un caso isolato. "È piuttosto tipico di un gran numero di strutture inefficienti in cui i gestori non si rendono nemmeno conto di quanto denaro sprecano ogni giorno, mese e anno".
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