En el polígono industrial norte de Friburgo, badenovaWÄRMEPLUS GmbH ha construido una red de calor que se alimenta con calor residual industrial. Este calor está disponible las veinticuatro horas del día durante todo el año, pero la potencia está limitada a 6 MW por razones técnicas de producción.
Con el objetivo de abastecer de calor al mayor número posible de consumidores con esta energía gratuita, manteniéndose siempre por debajo de la carga máxima especificada de 6 MW, el equipo de mondas GmbH desarrolló un sistema inteligente de gestión de carga en el que se procesan numerosos parámetros de optimización en paralelo y en tiempo real.
Red de calor de distrito con calor residual del parque industrial (arriba a la derecha)
La red de calor de distrito
En el centro de la red de calor se encuentra Cerdia Produktions GmbH, en la zona industrial de Friburgo-Norte. La empresa química, que cuenta con 800 empleados en sus instalaciones, produce copos de acetato de celulosa y estopa y tiene un potencial de calor residual relacionado con la producción de 6 MW, que está disponible durante todo el año y a todas horas.
Hasta ahora, Cerdia refrigeraba sus procesos de producción con agua de pozo, que luego se dejaba a enfriar de nuevo y se vertía en un arroyo. Ahora, sin embargo, badenovaWÄRMEPLUS GmbH construyó una estación de transferencia de calor y una red de calor de distrito en el emplazamiento de Cerdia con el objetivo de conectar el mayor número posible de consumidores y suministrarles este calor residual (48°C).
Los mayores consumidores de calor de la red son el nuevo estadio de fútbol del equipo de la Bundesliga SC Freiburg y los salones de ferias de comercio de la Neue Messe Freiburg. Otros clientes son: un edificio administrativo de la FWTM de negocios y turismo de Friburgo, un edificio bancario, un instituto de investigación de Fraunhofer y un concesionario de automóviles. En conjunto, esto daría lugar a una carga máxima de calor simultánea de todos los consumidores de 8,5 MW, lo que supone 2,5 MW por encima de la capacidad máxima disponible de calor residual. Aquí es donde entra en juego la gestión inteligente de la carga de mondas.
El estadio del SC Freiburg es el que más calor consume
El mayor consumidor de calor de la red de calor de distrito es el estadio de fútbol del equipo de la Bundesliga SC Freiburg, que se inauguró en octubre de 2021.
Allí, este calor es necesario para la producción de agua caliente, así como para la calefacción de las cabinas y las salas administrativas y, sobre todo, para la calefacción del césped.
El sistema de calefacción del césped mantiene el campo libre de nieve y hielo en invierno. También es necesario en los meses de transición y durante el periodo de crecimiento y mantenimiento para garantizar las temperaturas mínimas del suelo necesarias para la calidad profesional del césped.
El nuevo estadio del club de fútbol de la Bundesliga SC Freiburg (Foto: Klaus Polkowski)
Los cuatro pabellones de ferias de comercio de la Neue Messe también están conectados a la red de calor. (Foto: triolog)
Salas de exposiciones de Friburgo
El segundo mayor consumidor de calor de la red es Messe Freiburg. En «tiempos normales», se celebran aquí ferias de consumo y comerciales, grandes eventos, conciertos y grabaciones de televisión. Más de medio millón de visitantes en unos 35 eventos al año hacen de la feria uno de los mercados más importantes de la región.
Para el operador (FWTM Freiburger Wirtschaft, Touristik und Messen GmbH & Co. KG), la conexión a la red de calor residual es sólo uno de los muchos proyectos de protección del medio ambiente con los que cumple una función ejemplar. Por ejemplo, desde 2006 se ha instalado un sistema fotovoltaico de 650 kWp en el gran tejado, que suministra energía solar ecológica a las salas de exposiciones y conferencias.
Cómo funciona la gestión inteligente de la carga
La plataforma IoT de mondas® siempre tiene en cuenta las necesidades de calor actuales y futuras. Si la demanda de calor supera los 6 MW, el calor residual del condensado de vapor del Cerdia y de una caldera existente en el recinto ferial puede utilizarse como reserva de emergencia. Pero con la gestión de la carga, la reserva debe permanecer intacta en la medida de lo posible, evitando así costes adicionales para los consumidores.
La gestión inteligente de la carga incorpora numerosos parámetros para la optimización de la red de calor y el control de la carga.
Basándose en las previsiones meteorológicas, los eventos y los planes de uso, la plataforma mondas IoT predice la carga de calor de los consumidores individuales. Por lo tanto, se sabe en una fase temprana dónde, cuándo y cuánta producción de calor se solicitará. Si se amenaza con superar el límite de 6 MW, se inicia un desplazamiento de carga. También se incluyen en el cálculo los datos de medidas de cada una de las estaciones de transferencia de calor y de los circuitos de calefacción, como la potencia calorífica, la cantidad de calor, las temperaturas de operación, las presiones y las señales de funcionamiento de las bombas de circulación.
Con estos datos, la plataforma IoT de mondas® crea previsiones de carga de calor para cada consumidor individual y comprueba si la producción total de calor en la red superaría los 6 MW en los próximos días.
Si este es el caso, los clientes seleccionados reciben calor adicional por adelantado. A continuación, la plataforma IoT envía primero una «propuesta» a través de sus controladores de gestión de carga para ajustar temporalmente las temperaturas de consigna, que se incrementan en unos pocos grados durante unas horas. Esto significa que la inercia térmica puede utilizarse como almacén temporal de calor: como las masas estructurales de los pabellones de exposición o las capas de suelo del sistema de calefacción del césped.
La soberanía operativa sigue siendo del cliente.
La regulación y el control «desde fuera» pueden parecer excesivos para algunos consumidores de calor. Por este motivo, desde el principio de este proyecto de gestión de cargas se ha procurado que mondas® no intervenga directamente en el control del circuito de calor. El sistema de automatización del edificio del cliente decide si quiere aceptar la solicitud de control de gestión de la carga o no. Si se niega, la plataforma IoT de mondas® simplemente solicita el siguiente consumidor en la red de calor para lograr el cambio de carga máxima deseado.
Si se acepta la solicitud de control, el sistema de automatización del edificio vuelve a pasar al «modo normal» y notifica a la plataforma que se ha completado.
Foto: Wallny, FWTM
Conclusión
La gestión inteligente de la carga en la red de calor de «SC Freiburg» demuestra que, con la ayuda de la digitalización, es posible utilizar los potenciales de ahorro de energía (en este caso, los potenciales de calor residual) de forma más amplia que antes:
- Los primeros cálculos muestran que, con la gestión inteligente de la carga con mondas, se puede utilizar un 15% más de calor residual con respecto a no gestionar la carga.
- El cumplimiento del límite de carga máxima y la seguridad del suministro para los consumidores de calor conectados se consigue en todo momento.
- Gracias a la conexión a la red de calor residual y a la construcción, ya finalizada, de una de las mayores plantas de energía solar del mundo en un tejado (en el estadio), el SC Stadium podrá denominarse en el futuro «estadio neutro desde el punto de vista climático».
La red de calor residual con gestión de carga se puso en marcha en otoño de 2021. Las futuras experiencias operativas se registran y son «aprendidas» continuamente por los algoritmos de IA en la plataforma IoT. Por tanto, el sistema es cada vez más «inteligente» en su funcionamiento.
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
SOCIAL MEDIA
