Skihalle Neuss - wiele tysięcy euro oszczędności
Podejście Baunach Solution dla typowego przypadku renowacji
Patchwork to chyba odpowiednie określenie dla dużej ilości systemów technicznego wyposażenia budynków w Niemczech.
Przebudowy i rozbudowy, w szczególności w sektorze usługowym i handlowym, wymuszają dodanie do schematu instalacji kilku dodatkowych rur i siłowników. Już i tak hydrauliczny labirynt staje się z dodatkami jeszcze bardziej zagmatwany, a opory w sieci rosną. Zwykle szybkim rozwiązaniem, gdy coś przestaje być ciepłe, jest zwiększenie mocy kotła. Typowy przykład: hala narciarska w Neuss.
W wielu przypadkach jednak w instalacji ukryte są rezerwy energii wystarczające np. do zasilenia planowanej rozbudowy. A to jeszcze nie wszystko. Dezorganizacja hydrauliki wynikająca z różnych działań lub braku równoważenia na stałe powoduje zbędne, kosztowne straty transportowe. Wyeliminowanie tych strat, aby zrobić coś dobrego nie tylko dla budżetu, ale także dla środowiska, jest od lat dobrze znanym postulatem w debacie klimatycznej. W przypadku budynków mieszkalnych i niemieszkalnych KfW wymaga równoważenia hydraulicznego jako warunku wstępnego finansowania, ale mało kto zajmuje się bardziej złożoną konstrukcją systemu dla nieruchomości usługowych i komercyjnych. Większość firm nawet nie zdaje sobie sprawy z tego, co oddaje.
Myślenie o przeglądzie technicznym dotyczącym energii
Obraz 1: Wyzwalacz - zimne foyer.
Oznacza to, że setki, a nawet więcej megawatogodzin jest marnowanych każdego dnia w tym obszarze w całych Niemczech. Być może administracja publiczna powinna pomyśleć o czymś w rodzaju planu energetycznego, który przynajmniej opracowałby mapy drogowe renowacji. Licencjonowane biura planowania mogłyby podjąć się tego zadania. Z pewnością pomogłoby to zbliżyć się nieco do celów niemieckiego rządu w zakresie emisji CO2. Neuss pracuje obecnie w tym kierunku, a mianowicie nad zrównoważeniem podaży, popytu i zużycia ogrzewania, chłodzenia, energii elektrycznej i gazu w krytym ośrodku narciarskim. Zaangażowane strony opracowały dwuetapową koncepcję. Etap 1 koncentruje się na działaniach niskoinwestycyjnych, na prawidłowej regulacji hydraulicznej. Wystarczyło kilka interwencji, aby obniżyć rachunki za energię o kilka tysięcy euro rocznie.
Etap 2 będzie wymagał pewnych inwestycji, ale i one zwrócą się w stosunkowo krótkim czasie. Trzeba przyznać, że na pierwszy rzut oka "egzotyczne" kryte centrum narciarskie niekoniecznie brzmi jak plan renowacji niezliczonych nieefektywnych systemów ogrzewania i klimatyzacji w tym kraju. W rzeczywistości jest to jednak typowy przypadek, ponieważ pierwotne plany dotyczyły tylko pierwszej fazy budowy, że tak powiem, tego, co jest teraz przestronnym obszarem z salami wykładowymi, hotelem, zabawną piłką nożną, parkiem wspinaczkowym i nie tylko. Aby narysować analogię z sektorem komercyjnym: podobnie jak gdzie indziej, dodano nowe hale. Dotyczy to również ogólnie: w ciągu osiemnastu lat istnienia parku rozrywki, który każdego roku przenosi zimę w lato dla około miliona odwiedzających, zmieniali się planiści i firmy instalacyjne. W rezultacie, pomimo dokumentacji, wiedza specjalistyczna została utracona.
Skarga
Pozostańmy na razie przy etapie 1. Około dwa lata temu technicy budowlani sztucznego stoku narciarskiego musieli wezwać firmę Haaß Sanitär Heizung Haustechnik z Mönchengladbach. System kotła nie był w stanie utrzymać temperatury kurtyny powietrznej w strefie wejściowej na wystarczającym poziomie. Ciepła kurtyna powietrzna wymaga mocy około 20-25 kW, aby chronić foyer przed powietrzem zewnętrznym. Firma Haaß, która nie była zaangażowana w poprzedni nowy budynek, zadała sobie pytanie, dlaczego system wytwarzania ciepła o mocy 800 kW składający się z dwóch kotłów o wartości opałowej 400 kW (Viessmann), każdy z dwustopniowym palnikiem, nie może tego osiągnąć. Dwustopniowa kaskada jest również wspierana przez kocioł o mocy 250 kW, który pierwotnie był używany tylko do zasilania hotelu (ogrzewanie i ciepła woda). Dostawy ciepłej wody zostały jednak przełączone na duże kotły, dzięki czemu jednostka 250 kW mogła zostać całkowicie wyłączona latem, gdy nie była potrzebna do ogrzewania nowo dodanego hotelu. Restrukturyzacja sieci w międzyczasie obejmowała dalsze zmiany w instalacji i flocie urządzeń. "Niestety, żadna z poprzednich firm nie zadała sobie trudu, aby odpowiednio dostosować transport wody grzewczej. W rezultacie wymiennik systemu kurtyn powietrznych na końcu jednej z linii nie otrzymywał już wystarczającej ilości ciepłej wody.
Sytuacja
Rysunek 1: Zasilanie jednej z trzech central wentylacyjnych. Główna pompa rozdrabnia większość przepływającej wody bezpośrednio do powrotu przez otwarty bypass i podnosi ją.
Znaleziony schemat instalacji z pompą główną, mieszaczem i pompą obiegu grzewczego nosi nazwę "Obieg mieszający z pompą główną i rozdzielaczem bezciśnieniowym" w niedawno opublikowanym artykule ETH Zurich: Wiele grup grzewczych". W krytym centrum narciarskim w Neuss "bezciśnieniowy" rozdzielacz został zastąpiony rozdzielaczem ograniczonym do 1 m słupa wody - ciśnienie wstępne (kontrola różnicy ciśnień sterowanej elektronicznie pompy obiegowej przy najniższej wartości zadanej), które nie zakłóca zbytnio charakterystyki sterowania mieszacza trójdrożnego.
Rysunek 2: Gdy obejście jest otwarte, woda grzewcza krąży w sposób ciągły, nawet gdy system klimatyzacji nie działa.
Rysunek 3: Zamknięty bypass.
Rysunek 4: Decydującym stwierdzeniem w publikacji ETH Zurich jest to, że w przypadku obwodu mieszania ciśnienie wlotowe do mieszalnika musi być praktycznie zerowe. Źródło: Źródło: www.vdf-online.ch/post/32-hydraulische-schal-tungen
"Foyer się wychładzało", mówi inżynier Georg Haaß, opisując zastany stan. Przekazał problem firmie HG Baunach z sąsiedniego Hückelhoven. Szef firmy Hans-Georg Baunach, który studiował inżynierię elektryczną na Uniwersytecie RWTH Aachen, już wcześniej pomagał rzemieślnikom w wielu trudnych pracach remontowych. Jego firma specjalizuje się w środkach hydraulicznych, zarówno w formie doradztwa, jak i własnych produktów do równoważenia sieci: prawie dwadzieścia lat temu opracowała i wprowadziła na rynek armaturę rendeMIX firmy Baunach. Jest to mieszacz wielodrogowy z wewnętrzną sekcją obejściową, która jest w stanie wyrównać różne przepływy masowe, a tym samym skierować przepływ powrotny z obwodu o wysokiej temperaturze do obwodu o niskiej temperaturze jako przepływ. W wielu domach jednorodzinnych grzejniki znajdują się w pokojach dziecięcych i sypialniach na piętrze, podczas gdy pod jastrychem w salonie na parterze znajdują się zwoje rur ogrzewania podłogowego. Oba systemy pracują z różnymi ilościami wody, dlatego zazwyczaj projektowane są jako niezależne obiegi, każdy z własną pompą, a w przypadku jednostek naściennych, zazwyczaj w połączeniu z separatorem hydraulicznym. Inwestycja ta jest jednak tylko jedną z wad połączenia równoległego.
Sztuczka z temperaturą powrotu
Drugim jest obniżenie efektywności energetycznej ze względu na wysoką temperaturę powrotu z obiegu wysokotemperaturowego wynoszącą ponad 40°C. To bojkotuje zasadę kondensacji. Konstrukcje tego typu nie spełniają obietnicy kondensacji ciepła utajonego w spalinach. Dlatego też oddają one od 10 do 15 procent wydajności, którą uzyskuje się przy temperaturze powrotu wynoszącej 25 lub 30°C. Niewystarczająca kondensacja prowadzi również do powstawania osadów i korozji na kondensacyjnym wymienniku ciepła, co skutkuje wysokimi kosztami konserwacji i przedwczesną awarią. Z drugiej strony armatura Rendemix łączy grzejniki i wężownice podłogowe w jeden obwód, z pompą kotła zasilającą grzejniki. Ponieważ kieruje tylko chłodny niskotemperaturowy strumień powrotny do kondensacyjnego wymiennika ciepła, gwarantuje obiecany efekt oszczędności. Najnowsza innowacja firmy Baunach nosi nie do końca opisową nazwę ogranicznika temperatury powrotu lub zaworu RTB. Brzmi to jak stosunkowo statyczny komponent.
W rzeczywistości jest to jednak dynamicznie reagujący zawór termostatyczny dla instalacji powrotnej, który stale reguluje przepływ do zadanej temperatury wody: Jeśli przepływ powrotny jest zbyt gorący, ogranicza on przekrój, ponieważ grzejniki oczywiście nie wymagają aktualnego natężenia przepływu ze względu na wysokie temperatury w pomieszczeniach. Jeśli temperatura powrotu spadnie powyżej ustawionego rozrzutu, więcej wody grzewczej musi krążyć - sterowany czujnikiem RTB zwiększa otwarcie zaworu. Zdefiniowana minimalna cyrkulacja gwarantuje, że nie dojdzie do zatorów spowodowanych temperaturą otoczenia. W ten sposób zawór automatycznie wykonuje równoważenie hydrauliczne i ma błogosławieństwo KfW. W przypadku działań modernizacyjnych KfW wymaga, aby przepływ był dostosowany do wymagań w ramach równoważenia hydraulicznego jako warunek uzyskania dotacji. Dla specjalisty ds. hydrauliki Hansa-Georga Baunacha nieprawidłowe ustawienie pompy lub zaworu w hali narciarskiej w Neuss było oczywiste. Było dla niego nie do pomyślenia, że około 1000 kW dostępnej mocy nie będzie już dostarczać ciepła do kurtyny ciepłego powietrza, nawet jeśli woda będzie musiała przedostać się przez kilka krętych rur.
Zdjęcie 2: Dyskusja pod kurtyną powietrzną: Siegfried Gehler, Haaß Haustechnik (od lewej); Armin Schrills, Haustechnik Skihalle Neuss; Georg Haaß, Haaß Haustechnik; Hans-Georg Baunach, HG Baunach GmbH & Co. KG (od prawej).
Pierwszym rozważanym rozwiązaniem było zwiększenie mocy kotła. Jedynym wąskim gardłem był gazociąg DN 80, który był już w pełni wykorzystywany przez zainstalowane kotły. Dział techniczny hali narciarskiej był jednak sceptycznie nastawiony do dodatkowego lub nowego, większego generatora ciepła. Kilka kilowatów dla foyer nie mogło tak naprawdę rozciągnąć kaskady poza jej granice.
Cyrkulacja wody bez wymiany ciepła
Tam, gdzie było to możliwe, eksperci poprowadzili linie. Centralne instalacje są rozmieszczone w kilku pomieszczeniach. Główny rozdzielacz znajduje się w jednym z nich, do którego podłączona jest główna pompa DN 65. Zasila ona trzy systemy klimatyzacji: w hali narciarskiej, w strefie gastronomicznej i w kuchni, wszystkie trzy z własnym mieszaczem i pompą oraz zaworem obejściowym z poziomami ustawień od 1 do 10. Inżynierowie zauważyli stosunkowo niski rozrzut. "Wskazywało to na straty hydrauliczne, że główna pompa cyrkulowała masy wody, które nie transportowały ciepła - 60/55°C w zimny dzień, to było nie do przyjęcia", wspomina Hans-Georg Baunach. Trzeba przyznać, że brakowało mu również spontanicznego wyjaśnienia tej sytuacji. Do czasu, gdy specjalista ds. hydrauliki, bardziej metodą prób i błędów, niż przez uświadomienie sobie, zamknął zawory obejściowe przed trzema mieszaczami dla trzech systemów klimatyzacji kilka pomieszczeń dalej i jednocześnie ustawił główną pompę na najniższą możliwą stałą różnicę ciśnień (1 m WS). Ze zdziwieniem odkrył, że obejścia pomiędzy zasilaniem i powrotem były całkowicie otwarte. "Niestety, takie straty hydrauliczne są prawie zawsze ukryte w większych, zagmatwanych instalacjach. Jak można je odkryć? Dopóki wszystko jest ciepłe, nikt nie narzeka. Tutaj, w Neuss, wezwano nas tylko dlatego, że foyer się ochładzało, a nie z powodu jakiegokolwiek zużycia, które wzbudziło podejrzenia". "Naprawa" kosztowała inwestycję jednego poranka pracy.
Oczywiście komplikacja leżała w podstawowym problemie wielu systemów grzewczych, hydraulice. Nie było lub już nie jest prawdą, że bypass pochodzi z czasów, gdy instalowano pompy obiegowe o stałej wydajności. Musiał on redukować ciśnienie przed mieszaczami, aby zharmonizować różnicę ciśnień i pole krzywej charakterystycznej. Było to najnowocześniejsze rozwiązanie 20 lat temu. Jednak dzisiejsze pompy odśrodkowe o wydajności zależnej od różnicy ciśnień sprawiają, że jest to zbędne. W przypadku krytego ośrodka narciarskiego w Neuss oznaczało to, że główna pompa dostarczała 4 lub 5 m3/h wody grzewczej, pompy obiegowe trzech systemów klimatyzacji pobierały z niej swoje zapotrzebowanie na ciepło, a duża pozostała ilość 3 lub 4 m3/h wracała bezpośrednio do przepływu powrotnego bez transportu ciepła, podnosząc swoją temperaturę do wysokiej temperatury i w ten sposób płynąc z powrotem do kotła.
20 000 euro za jeden poranek
Rysunek 3: Nowa pompa tworzy objętość.
System kurtyny powietrznej na końcu sieci, który nie miał własnej pompy ssącej, musiał zadowolić się tym, co jeszcze do niego docierało. Był to tylko ułamek wymaganych 20 kW. Ani objętość, ani temperatura nie były wystarczające. Wynikało to z faktu, że krążące masy wody oznaczały, że kocioł nie mógł zarządzać temperaturą zasilania wyższą niż około 60 ° C. Jego moc była głównie marnowana na przyspieszanie masy wody Q krążącej bezużytecznie przez obejścia, podczas gdy wymienniki ciepła kurtyny gorącego powietrza chciały być kontrolowane w temperaturze 70 °C. Haaß i Baunach zamknęli więc sekcje wyrównawcze i zmniejszyli różnicę ciśnień na pompie głównej z 5 m WS do praktycznie bezciśnieniowej (1 m WS). W ten sposób przenieśli kontrolę przepływu objętościowego systemów klimatyzacji na własne pompy mieszające.
Zgodnie z oczekiwaniami, po krótkim czasie rozpiętość wzrosła z 60/55°C do 70/45°C. Dzięki temu pierwszemu efektowi TGA spełniło jeden z warunków funkcjonowania kurtyny ciepłego powietrza. Nadal jednak brakowało objętości ze względu na zmniejszone ciśnienie wstępne. Technicy budowlani przykręcili więc dodatkową pompę ssącą do rury grzewczej prowadzącej do wejścia do hali narciarskiej. Od tego czasu system kurtyn powietrznych działa bez zarzutu. Ale nie to jest najważniejsze w etapie 1. Słowo kluczowe: odpady hydrauliczne - pięć miesięcy po interwencji dział techniczny poinformował: "Kurtyna chroni strefę wejściową przed powietrzem zewnętrznym bez żadnego uszczerbku". Z perspektywy czasu jest to jednak prawie tylko efekt uboczny. Z zebranych przez nas danych wynika, że dzięki nowej kurtynie Hydraulik 20 % oszczędzamy gaz ziemny". Przy rocznym zużyciu na poziomie 2,7 miliona kWh i 4 ct/kWh, redukcja ta może wynieść od 20 000 do 25 000 euro: Dzięki dostosowaniu, Baunach i Haaß nie tylko pokryli zapotrzebowanie na ciepło kurtyny ciepłego powietrza, ale także w zrównoważony sposób zoptymalizowali ogólną pracę sieci.
Wystarczy kilka prostych kroków. Co prawda dane te nie są dostosowane do warunków pogodowych, ale odnoszą się do identycznych okresów w latach referencyjnych. Są one również zgodne z wynikami szeroko zakrojonego projektu sprzed kilku lat, w który zaangażowany był Uniwersytet Nauk Stosowanych w Wolfenbüttel i grupa badawcza praktycznego szkolenia zawodowego na Uniwersytecie w Bremie, które po prostu uporządkowały hydraulikę w około 100 budynkach mieszkalnych i porównały zużycie przed i po: koszty ogrzewania również spadły średnio o 20 %.
Zdjęcie 4: Pokrywa śnieżna jest idealna do przechowywania zimna
Etap 2 renowacji
Rysunek 5: Przygotowanie gorącej wody.
Jednak system Neuss kryje w sobie ogromny potencjał oszczędności wykraczający poza (wyłączone) straty hydrauliczne. W tym miejscu do gry wkracza Etanomics Service GmbH. Ta druga część opisu warunków panujących w hali narciarskiej w Neuss zawiera rzeczywistą sugestię dla planistów, konstruktorów systemów, a przede wszystkim operatorów większych obiektów, aby rozważyli usługę zwaną "testowaniem kompozytowym" dla nowych budynków, a także dla modernizacji i remontów. Zasadniczo oznacza to nic innego jak monitorowanie oddawania do użytku oczami klienta, tj. oczami właściciela budynku lub dalekowzrocznego biura planowania.
Tak właśnie działa Etanomics...
Dlaczego warto monitorować?
Thomas Maintz wyjaśnia: "Weźmy przykładowy obiekt. Jest to nowy projekt budowlany do produkcji sprzętu optycznego w warunkach pomieszczenia czystego. Co robi inżynier specjalista? Pracuje w fazach serwisowych zgodnie z HOAI, z kosztorysami, specyfikacjami, przetargami MSR i zasadniczo musi przemyśleć wszystkie funkcje. Jednak często nie wie dokładnie, jaka energia będzie potrzebna później: Produkcja urządzeń pomiarowych w warunkach pomieszczenia czystego - ile ogrzewania i chłodzenia jest wymagane? Projekt nie opiera się na niczym więcej niż teoretycznych szacunkach. Dlatego oferujemy uzupełnienie HOAI. Przyglądamy się podobnym zakładom produkcyjnym, rejestrujemy przepływy mediów, nakładamy je na plan i w razie potrzeby korygujemy na podstawie wszelkich odchyleń.
Korzystny test kompozytowy
Wiele można jeszcze zmienić na etapie poprzedzającym uruchomienie i w jego trakcie. Później wszystko staje się bardzo kosztowne. Sporządzamy takie bilanse za pomocą naszych analiz i korzystamy z naszego testu sieci, aby sprawdzić, czy plan został prawidłowo wdrożony". Thomas Maintz kręci głową, gdy opowiada o swoich doświadczeniach z elektrociepłowniami. "Kto myśli o określeniu punktu biwalencji, kiedy drugi generator ciepła, kocioł, powinien się uruchomić? Kto prawidłowo zwymiaruje zbiorniki magazynowe, aby stratyfikacja pozostała niezakłócona we wszystkich punktach pracy?
W lutym tego roku mieliśmy do czynienia z jednostkami kogeneracyjnymi, które nie działały lub działały z przerwami. Nasza praca polega na badaniu takich problemów hydraulicznych lub eliminowaniu ich od samego początku. Drobnym, ale nie bez znaczenia szczegółem jest to, że prędkość wlotowa w stratyfikowanych zbiornikach magazynowych nie może przekraczać 0,1 m/s. Wyższa prędkość powoduje przerwanie stratyfikacji. Jeśli woda się wymiesza, pojemność zbiornika zostanie zmniejszona o połowę lub jeszcze bardziej. Oznacza to, że przepływ objętościowy musi zostać odpowiednio ograniczony. W przeciwnym razie jednostka CHP nie ma nic do roboty. Zwracamy uwagę na wszelkie nieprawidłowości w działaniu generatorów ciepła i chłodu, gdy tylko można je wyjaśnić i oczekiwać korzyści w zakresie wydajności i redukcji kosztów energii".
Jedyną różnicą jest to, że te oczy koncentrują się na warunkach i procesach, które nie zostały uwzględnione podczas planowania lub które nie były jeszcze znane jako czynniki wpływające na etapie projektowania.
Rysunek 6: Dostępne będzie miejsce na kondensacyjny wymiennik ciepła.
Nie zostawiaj tego zdania tak mglistego: Na etapie planowania niekoniecznie wiadomo, kto będzie później dostawcą energii. Nie wiemy też, jak w rzeczywistości będzie wyglądać podaż i popyt na energię w ciągu dnia. Będziesz kierować się standardowym profilem obciążenia, ale nie możliwymi odchyleniami w warunkach konkretnej nieruchomości. Na przykład regionalny dostawca energii, który obsługuje głównie klientów biurowych i administracyjnych, może wymagać wysokiej taryfy w ciągu dnia i nietypowej niskiej taryfy wieczorem. W związku z tym technologia I&C i instalacyjna powinna napełniać zbiorniki magazynowe wieczorem, tj. przesunąć część profili obciążenia, które można przesunąć na czas po godzinach pracy. Chociaż nie oszczędza to energii - na co kładziono nacisk przy planowaniu - oszczędza pieniądze, co jest jeszcze bardziej interesujące dla przedsiębiorców klienta.
Czas jako produkt
Rysunek 7: 450 kW chłodzenia ze sprężarek chłodniczych.
Baunach konsultował się już z ekspertami z Etanomics w sprawie poprzednich nieruchomości. Ich wiedza opiera się na doświadczeniu z dużą liczbą dużych projektów. "Kiedy jesteśmy wzywani, zwykle zawsze znajdujemy coś, co można zoptymalizować. Przede wszystkim koncentrujemy się na operacjach, które kosztują niewiele, tj. nie wymagają żadnych inwestycji technicznych. Pierwszy krok nazywamy "kompasem energetycznym". Uzyskujemy między innymi dane (profile obciążenia) od klienta, które są po prostu dostarczane przez dostawcę energii, i przekształcamy je w analizę profilu obciążenia. Na podstawie wyników określamy zalecane środki, ale także pytania, na które należy odpowiedzieć. Następnie zapraszamy zaangażowane strony na warsztaty w siedzibie operatora instalacji, omawiamy poszczególne zawiłości i podsumowujemy wyniki w postaci listy priorytetowych zadań do wykonania. "W pierwszej kolejności należy podjąć działania, które nie wymagają znaczących inwestycji, a następnie te, które wymagają modyfikacji" - mówi Thomas Maintz, jeden z inżynierów konsultantów w Etanomics Service GmbH, opisując model "Energy Compass" (patrz ramka "Jak Etanomics postępuje ...").
Kompleks w Neuss, podobnie jak wiele innych nieruchomości, jest bardzo energochłonny. Dlatego też eksperci ds. energii skupiają się w takich przypadkach na oszczędzaniu energii elektrycznej (kosztów). Aby zapewnić niezbędną przejrzystość, instalują technologię pomiarową na odpowiedni okres czasu, rejestrują profile obciążenia maszyn i odbiorników oraz wykorzystują profile obciążenia na miejscu, aby określić zakres, w jakim możliwe są zmiany obciążenia. W hali narciarskiej konieczne jest indywidualne przyjrzenie się poszczególnym sprężarkom chłodniczym w celu określenia szczytowej mocy i na tle koncesji na "nietypowe wykorzystanie sieci", aby zarejestrować czasy pracy i punkty włączenia z zamiarem opracowania harmonogramu, który minimalizuje na przykład pracę równoległą. Zarządzanie energią i obciążeniem. Warstwa śniegu o grubości prawie 0,5 metra działa jak ogromny magazyn zimna. Równoważenie cykli sterowania i wyrównywanie poszczególnych czasów pracy z pewnością kryje w sobie ogromny potencjał redukcji szczytów. Etanomics nie chce podać przybliżonej kwoty. Więcej na ten temat będzie można powiedzieć dopiero po warsztatach z pracownikami działu technologii i administracji, ponieważ trzeba będzie poznać dokładne procesy operacyjne i ich priorytety - a warsztaty te są częścią drugiej części pakietu "Kompas Energetyczny". Prawdopodobnie będzie to jednak kosztować ponad 10 000 euro.
Równoległy przypadek DTTZ Düsseldorf
Kiedy, po kilku dodatkowych działaniach w Niemieckim Centrum Tenisa Stołowego DTTZ w Düsseldorfie, nowy system wentylacji i klimatyzacji został ostatecznie dodany do TGA, dodatkowe 120 kW najwyraźniej przekroczyło rezerwę mocy istniejącego systemu kotłów. Jako początkowe rozwiązanie awaryjne, większy zbiornik magazynowy zamiast zainstalowanego zbiornika o pojemności 1500 litrów mógł spłaszczyć szczytową moc wyjściową, a tym samym pokryć przynajmniej część wzrostu, ale nie było na to wystarczająco dużo miejsca w i tak już przepełnionym pomieszczeniu zakładu.
mikser w DTTZ
Na razie generator ciepła nie miał innego wyboru, jak tylko rozprowadzać niedobór. Hans-Georg Baunach i biuro projektowe IAS Halbrügge przyjrzeli się zatem układowi hydraulicznemu i odkryli potencjał, który mógł zmniejszyć zużycie i wymaganą moc o 30 %, dzięki czemu zwiększenie systemu kotłów stało się zbędne. Po pierwsze, wykorzystano mieszalnik Rendemix do przejęcia przepływu powrotnego z paneli promiennikowych w hali o temperaturze ponad 45°C bezpośrednio do przepływu różnych obwodów niskotemperaturowych. Po drugie, przy wsparciu tego typu mieszacza, doposażono zbiornik magazynowy w dwustrefowy system ładowania i rozładowywania - podwajając w ten sposób jego pojemność. "Dzięki dwustrefowemu ładowaniu i rozładowywaniu najpierw pobieramy ciepłą wodę z centrum dla dużej liczby odbiorców, zanim uzyskamy dostęp do cennej ciepłej wody w górnej strefie buforowej i schłodzimy ją. Oznacza to, że nitki obwodu wysokotemperaturowego również udostępniają swój przepływ powrotny do przyłączy centralnych jako przepływ. To dokładnie podwoiło użyteczną pojemność bufora" - mówi Hans-Georg Baunach, wyjaśniając sukces tego rozwiązania.
Zalecane zarządzanie obciążeniem
Rysunek 8: Usuwanie ciepła odpadowego za pomocą wież chłodniczych.
Zarządzanie obciążeniem przynosi owoce na dwa sposoby. Po pierwsze, zmniejsza szczytowe obciążenia, a tym samym opłaty za dostawy zamówionej energii elektrycznej i gazu (patrz ramka "Drogie szczyty i czasy"). Po drugie - i tutaj decydująca może być warstwa śniegu zatrzymująca zimno - analiza lub dostosowane zarządzanie energią, jak już wspomniano, może otworzyć możliwość ubiegania się o obniżoną opłatę za korzystanie z sieci. Dzieje się tak w przypadku, gdy możliwe jest nie tylko zmniejszenie obciążenia szczytowego, ale także usunięcie części zużycia z okresu obciążenia szczytowego i przeniesienie go na okresy poza szczytem. Opłata sieciowa za dostarczanie i transport energii elektrycznej stanowi około 25 % kosztów energii elektrycznej.
Jednakże, zgodnie z sekcją 19 rozporządzenia w sprawie opłat za korzystanie z sieci elektroenergetycznej (StromNEV), niektórzy odbiorcy końcowi są uprawnieni do otrzymywania niższych indywidualnych opłat za korzystanie z sieci od lokalnego operatora sieci. Na przykład w przypadku "nietypowego wykorzystania sieci". Ma to miejsce, jeśli maksymalne obciążenie pobierane w godzinach szczytu w zakresie niskiego napięcia wynosi co najmniej 30 %, a w zakresie średniego napięcia 20 % poniżej maksymalnego obciążenia pobieranego poza godzinami szczytu. Innymi słowy: 1000 kW normalnie, ale tylko 700 lub 800 kW w godzinach obciążenia szczytowego. Odpowiednie okna czasowe muszą zostać opublikowane przez operatora sieci dla jego obszaru dostaw. Wystarczy wygooglować termin "nietypowe wykorzystanie sieci" i nazwę firmy operatora sieci. Uprzywilejowany status jest uzasadniony faktem, że klienci ci amortyzują dostawy energii elektrycznej ze względu na swoje szczególne zachowania konsumpcyjne, a tym samym wnoszą indywidualny wkład w zmniejszenie lub uniknięcie kosztów sieci. Westnetz GmbH jest operatorem sieci Skihalle Neuss. Opłata za korzystanie z sieci wynosi około 80 euro/kW rocznie. Jeśli możliwe jest zarządzanie 20 % mniej energii elektrycznej w określonych godzinach niż przy maksymalnym zużyciu poza godzinami szczytu, można zaoszczędzić kilka 1.000 euro.
Drogie czasy i szczyty
Gdzie w taryfie energii elektrycznej ukryta jest opłata sieciowa/koszty dostawy? Jak wiadomo, cena energii elektrycznej dostawcy energii składa się z udziału za ilość faktycznie zakupionej energii elektrycznej (cena robocizny) i stawki ryczałtowej (cena podstawowa). Cena podstawowa ponownie składa się z kilku pozycji. Oprócz narzuconych przez państwo podatków i kosztów administracyjnych, "cena wydajności" jest składnikiem zmiennym. Cena za wydajność obejmuje opłaty za korzystanie z sieci. Te z kolei zależą od rocznego zapotrzebowania szczytowego, tj. bezwzględnego szczytu zużycia, a także napięcia (niskie napięcie, średnie napięcie). Kto rejestruje wartość szczytową? Operator punktu pomiarowego, jeśli firma zużywa ponad 100 000 kilowatogodzin (kWh) energii elektrycznej rocznie. Na podstawie tej wartości mierzy zużycie energii elektrycznej co 15 minut za pomocą zdalnie odczytywanego licznika energii elektrycznej (rejestrowanie pomiaru mocy, w skrócie RLM). Profil obciążenia, tj. zachowanie klienta w zakresie zużycia w czasie, jest obliczany na podstawie poszczególnych zmierzonych wartości.
Jeden kwadrans w roku z najwyższym zużyciem energii elektrycznej określa zatem opłatę sieciową. Każdy, kto zarządza maksymalnie 800 kW przez 8 759 godzin w roku, ale niestety miał jednorazowe zapotrzebowanie na 870 kW przez 20 minut w 8 760 godzinie, zapłaci 80 000 euro za 800 kW w 8 759 godzinach i 40 minutach, zakładając dostawę 100 euro/kW - plus 7 000 euro za 20 minut 70 kW. Plus dodatkowe koszty zużycia w wysokości około pięciu euro za te 20 minut. W Neuss dostawca Westnetz GmbH pobiera opłatę sieciową w wysokości około 80 euro/kW. Niezamierzone przekroczenie 100 kW w ciągu jednego kwadransa przy średniej rocznej dostawie 1200 kW kosztuje halę narciarską już 8000 euro. Dlatego warto przyjrzeć się bliżej i rozważyć zarządzanie obciążeniem lub przynajmniej jego zmniejszenie.
Rysunek 9: Podniesiona konstrukcja stalowa prowadzi do betonowej płyty z zabezpieczeniem przed zamarzaniem na poziomie podłogi. Odpowiada za to woda grzewcza z kotła. Lepszą alternatywą jest tutaj wykorzystanie ciepła odpadowego.
Zmarnowane ciepło odpadowe w krytym ośrodku narciarskim w Neuss
Jednak znacznie większy niewykorzystany skarb ukryty jest w oddzielnym pomieszczeniu wykonanym z blachy stalowej pod konstrukcją stoku narciarskiego. Ekspert ds. energii Maintz kładzie na stole schemat z hali narciarskiej w Neuss. Po stronie energii elektrycznej, trzy agregaty chłodnicze o mocy 150 kW oraz inni mali i duzi odbiorcy w okolicy stale pobierają średnio 750 kW. Po stronie gazowej zużycie wahało się od maksimum wynoszącego nieco poniżej 1000 kW w lutym 2016 r. do minimum wynoszącego 100 kW w lipcu 2016 r. "Stosunkowo stały profil obciążenia dla energii elektrycznej, z silnymi wahaniami w ciągu dnia, tłumaczy się stałym zapotrzebowaniem sprężarek chłodniczych na warstwę śniegu. Poza nieco wyższym zużyciem, gdy temperatury na zewnątrz są wysokie, pogoda nie ma na to większego wpływu. Wahania zużycia gazu grzewczego można oczywiście wytłumaczyć wpływem pogody. Uderzające jest jednak to, dlaczego w ogóle występuje stosunkowo wysokie zużycie gazu, skoro sprężarki chłodnicze o mocy elektrycznej 450 kW dostarczają około 1000 kW ciepła odpadowego. Co dzieje się z tym ciepłem odpadowym? Nic!
Sprężarki wyrzucają ogromne ilości ciepła (odpadowego), ogrzewając powietrze zewnętrzne za pomocą dwóch chłodziarek wyparnych. Lokalny rurociąg ciepłowniczy mógłby transportować energię cieplną do dużej liczby odbiorników niskotemperaturowych i prawdopodobnie zaoszczędzić 80% na zużyciu gazu". Kontynuuje: "Ale nawet gdybyśmy wykorzystali tylko część ciepła odpadowego do podgrzania wody za pośrednictwem stacji świeżej wody dla kuchni i urządzeń sanitarnych zamiast za pośrednictwem kotłów i zbiorników magazynowych, roczny rachunek nadal obejmowałby 2700 MWh gazu ziemnego do ogrzewania i ciepłej wody. Jeśli przyjmiemy 15 % z tego na prysznice i krany, tj. 400 000 kWh lub 16 000 do 20 000 euro, częściowa konwersja powinna zwrócić się po kilku latach. Lub ewentualnie kondensacyjny wymiennik ciepła za kotłami - jak powiedziałem, mówimy o 2,7 mln kWh gazu ziemnego i 800-1000 kW ciepła odpadowego. To z pewnością będzie opłacalne". Lokalne sieci ciepłownicze są drogie tylko na pierwszy rzut oka. Znaczne dotacje można uzyskać za pośrednictwem Bafa lub KfW, jeśli opracowana zostanie spójna koncepcja.
Lepsze rozwiązanie
Jednak eksperci jeszcze bardziej wierzą w opłacalność rozwiązania na dużą skalę: przekształcenie całego systemu dystrybucji w system zwrotny, zintegrowanie zasilania ciepłem z systemu chłodniczego i dodanie zarządzania obciążeniem do całości. To musi się opłacić. Stworzyłoby to rezerwę, która byłaby więcej niż wystarczająca dla planowanej rozbudowy centrum rekreacyjnego. Jednak zarówno Thomas Maintz, jak i Hans-Georg Baunach podkreślają, że kryte centrum narciarskie w Neuss nie jest odosobnionym przypadkiem. "Jest to raczej typowe dla dużej liczby nieefektywnych obiektów, w których operatorzy nawet nie zdają sobie sprawy, ile pieniędzy marnują każdego dnia, miesiąca i roku".
Pobierz artykuł techniczny w formacie PDF
