El noroeste del distrito Mitte de Bielefeld está bajo fuerte construcción. Aquí, en 8 hectáreas, se está construyendo el nuevo barrio residencial «Grünheide», con unas 700 unidades residenciales, actualmente el mayor de la metrópoli de Westfalia Oriental, de 330.000 habitantes. Los planificadores están sentando las bases del concepto energético: el objetivo es calentar la mayoría de los edificios con energías 100% renovables: 398 unidades residenciales se combinan en un barrio de energía sostenible, sin ninguna conexión de gas. Se encargó a Mondas la compleja monitorización de los datos.
La primera fase de construcción del distrito energético de Grünheide ya ha finalizado y constará de 398 unidades residenciales cuando esté terminado. Algunas de ellas ya están habitadas.
Concepto de suministro sofisticado
El concepto de suministro desarrollado por los planificadores del equipamiento técnico de edificación de Bielefeld, Reich + Hölscher, es sofisticado y, a la vista de la evolución actual del mercado energético, especialmente sostenible y preparado para el futuro: el calor se obtiene del calor ambiental a través de cuatro bombas de calor eléctricas de aire conectadas en cascada. Las instalaciones se alojan en un centro energético desde el que se abastecen los edificios a través de una red de calor de distrito de baja temperatura (T=45 °C).
Este nivel de temperatura es perfectamente adecuado para la calefacción por suelo radiante en pisos bien aislados construidos según las normas energéticas KfW55 y KfW45+. Sólo el agua caliente sanitaria se recalienta eléctricamente hasta los 65 °C necesarios in situ.
Según las simulaciones, la combinación de baja temperatura de flujo y baja dispersión de la temperatura por bomba de calor conduce a un factor de rendimiento anual inusualmente alto de 4,2 para las bombas de calor de aire.
Balance energético de generación y suministro de calor en el barrio energético de Grünheide (fuente: Reich + Hölscher Ingenieurbüro)
Calefacción con recursos naturales
En la red de calefacción de Grünheide ya se ha puesto en práctica el tan discutido acoplamiento de sectores.
En los tejados de los edificios residenciales en construcción se instalarán 29 plantas fotovoltaicas con una potencia total de 680 kWp para producir electricidad respetuosa con el medio ambiente para los hogares y para alimentar las bombas de calor eléctricas de aire. El resto de la demanda se cubre con electricidad verde certificada.
Para poder equilibrar la demanda y la generación eléctrica, se están instalando sistemas descentralizados de almacenamiento en baterías con una capacidad total de más de 428 kWh. Esto permite que los excedentes de energía solar durante el día se almacenen para la demanda de electricidad por la noche. La planificación de equipamiento técnico de edificación fue realizada por la empresa de ingeniería de Bielefeld Schröder & Partner.
El siguiente gráfico muestra el balance energético previsto para el suministro de calor en el distrito.
«Abastecer de calor a distritos enteros con energías renovables es necesario y también posible. Todo lo que se necesita es el uso coherente de big data, tanto en las simulaciones previas a la planificación del sistema como en la operación a largo plazo. «
Ing. Michael Kapke, propietario de la oficina de ingeniería TGA Reich + Hölscher, Bielefeld
Diagrama esquemático del concepto energético de Grünheide: el centro energético (campo izquierdo con borde verde) contiene cuatro bombas de calor de aire conectadas en cascada, cada una con una potencia de 180 kW. En el lado del edificio (campo derecho), el calor generado se utiliza para la calefacción por suelo radiante. El recalentamiento del agua caliente sanitaria se realiza eléctricamente con la energía solar. El almacenamiento descentralizado de baterías garantiza el equilibrio entre la oferta y la demanda de energía. (Fuente: Reich + Hölscher Ingenieurbüro)
Seguimiento de datos con mondas®.
En colaboración con nuestro socio de muchos años, Enerquinn GmbH, Mondas diseñó un sistema de control de datos especialmente adaptado al barrio energético de Grünheide.
Con ello, se pueden recoger y analizar los datos de consumo y generación de las bombas de calor y los sistemas fotovoltaicos, de las baterías y de los sistemas de almacenamiento de calor, así como los valores de consumo en las estaciones de conexión de las viviendas.
Ahorrar costes, optimizar la operación
Con la plataforma IoT de mondas®, se hace posible la gestión operativa de las plantas de energía y de los sistemas de almacenamiento de baterías para reducir los costes y aumentar los ingresos. ¿Es mejor utilizar el excedente de energía solar para la generación de calor o almacenarlo temporalmente y alimentar la red más tarde? ¿Cómo se puede reducir el consumo de energía residual cuando se integran las previsiones meteorológicas en la gestión de las operaciones, por ejemplo para aprovechar al máximo el rendimiento de la energía solar y minimizar las pérdidas de almacenamiento?
Desde el momento en que el mercado de la electricidad asigna una tarifa al servicio de la red, el operador de la red de calor se esfuerza por conseguir el servicio del mercado de la electricidad basándose en el control predictivo de las plantas de generación. A continuación, mondas® garantiza la transmisión del punto de consigna al sistema de control a través de una interfaz. El software permite un control y una regulación optimizados del complejo sistema energético desde el punto de vista medioambiental y económico.
La plataforma mondas® IoT también facilita la gestión de la puesta en marcha.
Conclusión: un distrito residencial preparado para el futuro
Al prescindir prácticamente por completo de los combustibles fósiles, el distrito energético de Grünheide da ejemplo de un nuevo suministro energético en la era del cambio climático y la crisis energética.
La primera fase de construcción del barrio residencial ya ha sido completada y entregada. El centro de energía sigue en construcción al cierre de esta edición. Está previsto que el tendido de la red de calor comience en agosto de 2022, y la finalización de todo el distrito residencial de Grünheide está prevista para alrededor de 2025.
Ficha técnica del distrito energético de Bielefeld – Grünheide
Ubicación: Centro de la ciudad de Bielefeld/Jöllheide
Superficie construida: 8 ha
Tamaño del barrio energético: 398 unidades residenciales en edificios de apartamentos
Normativa energética para edificios: KfW40+ y KfW55
Demanda de calor: aprox. 1.200 MWh/a
Red de calor 4.0: Temperatura de impulsión T= 45 °C
Calefacción: suelo radiante, T= 40 °C
Preparación de agua caliente: recalentamiento eléctrico a T= 65 °C
Generación de calor: 4 bombas de calor de aire monovalente de 180 kW, conectadas en cascada
Generación eléctrica: 29 sistemas fotovoltaicos, un total de 680 kWp
Compra de electricidad residual: electricidad verde certificada
Almacenamiento en baterías: capacidad de almacenamiento de 428 kWh
Realización
Inversor: Amandla International GmbH & Co KG, Unna
Concepto energético: Oficina de Ingeniería Reich + Hölscher, Bielefeld
Planificación de equipamiento técnico de edificación: Schröder & Partner Ingenieros, Bielefeld
Tecnología MSR: Enerquinn GmbH, Weingarten
Monitorización: Mondas GmbH, Friburgo i.Br.
Más información
Martin Ufheil
«Nuestros planificadores de servicios de construcción buscaban una herramienta que les ayudara a ajustar los complejos servicios del edificio. Con mondas® hemos encontrado la solución adecuada. «
Martin Ufheil, de Solares Bauen GmbH, utiliza mondas® como parte de la gestión y monitorización de la puesta en marcha del edificio.
Stefan Oexle-Ewert
«Somos planificadores y operadores de centrales de cogeneración. Con mondas® , comienza una nueva era en la monitorización de plantas, con costes de mantenimiento y operación sosteniblemente bajos. «
Stefan Oexle-Ewert, de enerquinn Energiesystemtechnik GmbH, utiliza mondas® para supervisar las plantas de cogeneración construidas.
Hans-Martin Henning
«La digitalización de la transición energética no es un tema de moda, sino un componente sustancial. Con la escisión de mondas®, nuestra experiencia encuentra ahora un importante acceso al mercado. «
Prof. Dr. Hans-Martin Henning, Director del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE
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