Centralizace výroby chladu zvyšuje účinnost

Poprvé je v Dánsku k dispozici velkokapacitní dálkové chlazení.

Zařízení Adelgade znovu využívá místo a některé z budov, ve kterých byla původně umístěna první elektrárna v Kodani z roku 1892.

Dálkové chlazení

Opětovné využití elektrárny je v souladu s dálkovým chlazením, které má za cíl využít místní zdroje, které by jinak zůstaly nevyužity nebo by chátraly. V Kodani je využívána kombinace mořské vody a přebytečného tepla z elektráren a spaloven odpadu. Centralizace výroby chladu zvyšuje účinnost a s 40 až 50% chladu, který je v současné době využíván pro celoroční serverové chlazení, přináší i významné úspory.

Mořská voda a přebytečné teplo
Systém dálkového chlazení Copenhagen Energy využívá stejné základní principy jako dálkové vytápění, tj. využívá přebytečné teplo z výroby elektřiny v elektrárnách. Tam, kde dálkové chlazení může využít toto teplo přímo, zařízení pro dálkové chlazení přenáší odpadní teplo do dálkového chlazení s absorpčními chladicími jednotkami a tlakovými chladicími jednotkami jako záložními jednotkami pro špičková zatížení. Mořská voda v přístavu se používá pro volné chlazení, pokud je teplota vody dostatečně nízká.

Copenhagen Energy
Informace poskytl Henrik Bøgeskov, ředitel pro dálkové chlazení v Copenhagen Energy. Copenhagen Energy je podnik s ročním obratem 600 milionů eur a s 1 milionem domácností a komerčních spotřebitelů a půl milionem odběratelů dálkového vytápění. Společnost investuje přibližně 140 milionů EUR jen do potrubí – každoročně!

Tři pilíře- volné chlazení, absorpční chladiče a tlakové chladiče

Dálkové chlazení v Kodani je postaveno na třech pilířích, které umožňují Copenhagen Energy hierarchizovat a optimalizovat energetickou účinnost systému. Jedná se o volné chlazení, absorpční chladiče a tlakové chladiče.

Volné chlazení – první pilíř

BLUEPRINT: Mohl byste nám něco říct o chladicích technologiích?

Henrik Bøgeskov: Začneme-li s faktorem, který má opravdu váhu oproti decentralizovanému elektrickému chlazení, používáme volné chlazení přibližně třetinu roku. 5 až 6 měsíců v roce můžeme použít mořskou vodu, která je tak studená, že může být použita pro volné chlazení. Slaná mořská voda není vedena přímo do rozvodné sítě z důvodu nebezpečí koroze a je oddělena od vyčištěné vody v distribuční síti deskovými výměníky.

BLUEPRINT: Takže není nutné ji vůbec ochlazovat?

Henrik Bøgeskov: Ne, vůbec, což představuje velké úspory energie. Jedinou energii, kterou spotřebujeme, je elektřina nutná pro čerpání mořské vody do systému a pro cirkulaci vody v chladicí síti. Volné chlazení je velmi účinné. Takže základem dálkového chlazení je přístup ke studené mořské vodě. Zařízení Adelgade je jen 800 metrů od přístavu, odkud mořskou vodu čerpáme.

Absorpční chladiče – druhý pilíř

BLUEPRINT: V letních měsících je mořská voda pro volné chlazení příliš teplá. A co následuje?

Henrik Bøgeskov: Druhým pilířem jsou naše absorpční chladiče. Tato technologie je založena na páře produkované použitím přebytečného tepla z našeho kogeneračního zařízení (kombinovaná výroba tepla a elektrické energie), které samo především běží na biomasu, slámu, dřevní pelety a odpad. Tato technologie využívá přebytečné teplo ve formě páry vznikající při výrobě elektřiny v kogeneračním zařízení, aby zajistila chladicí efekt. To se provádí ve dvoustupňovém procesu v uzavřeném systému. Teplo je přeměněno na chlad v systému, kde teplo z páry nejprve vysuší vodu v roztoku bromidu lithného. Později ve stejném procesu je voda absorbovaná znovu, což také vyžaduje teplo, které je opět vzato z chladicí vody.

BLUEPRINT: Takže lze použít absorpční chladiče v letních měsících, kdy je poptávka po chlazení velká?

Henrik Bøgeskov: Ano, naše hlavní sezóna je od května do září. Zároveň se jedná o vedlejší sezónu pro naše kogenerační zařízení, jelikož budovy v létě nevyžadují vytápění. Avšak kogenerační zařízení je stále funkční, což znamená, že lze získat jejich přebytečné teplo ve formě páry pro provoz našich absorpčních chladičů. Tato technologie má také nízkou spotřebu CO₂.

Tlakové chladiče – třetí pilíř

BLUEPRINT: Co je třetím pilířem a proč potřebujete třetí možnost?

Henrik Bøgeskov: Poslední pilíř tvoří naše elektricky poháněné tlakové chladiče, které používáme hlavně v období maximálního zatížení. I když mají elektrický pohon, má pro nás smysl je používat. Například je občas k dispozici levná elektřina z udržitelných zdrojů, a to z větrných turbín Copenhagen Energy a hydroelektráren ve Švédsku a Norsku. Zde má smysl používat tlakové chladiče.

Součinnost mezi třemi pilíři

Vzhledem k tomu, že řešení dálkového chlazení Copenhagen Energy je postaveno na třech pilířích, je vždy možné vybrat energeticky nejúčinnější a nákladově nejefektivnější možnost. V kombinaci s úsporami z rozsahu, které poskytuje centralizované řešení chlazení, to znamená velmi nízkou spotřebu elektrické energie ve srovnání s alternativními řešeními chlazení.

BLUEPRINT: Existují další oblasti, kde dálkové chlazení zajišťuje součinnost?

Henrik Bøgeskov: Ano, existují. Hotel potřebuje decentralizované řešení s poměrně velkým chladicím výkonem pro zajištění chlazení ve všech místnostech uprostřed léta. Nicméně nepotřebujeme projektovat takové vysoké úrovně. A proč? Pokud dodáváte deseti hotelům, a ne jednomu, je velmi nepravděpodobné, že budou všechny plně obsazeny současně.

A zákaznické zatížení je rozloženo do celého dne. Zatímco kancelářské budovy obvykle vyžadují maximální chlazení v dopoledních hodinách, kdy lidé přicházejí, ale nikoli ve večerních hodinách, hotely vyžadují více chlazení ve večerních hodinách, kdy jsou hosté na pokojích a v restauracích. Takže jsme schopni využít různé vzorce spotřeby našich zákazníků, což zahrnuje i nákupní centra, restaurace a muzea, abychom snížili poptávku ve špičkách.

BLUEPRINT: Existují zákazníci, kteří vyžadují konstantní úrovně chlazení?

Henrik Bøgeskov: Ano, tady bychom měli rozlišovat mezi komfortním chlazením kanceláří a hotelů atd. a serverovým chlazením. Zatímco komfortní chlazení závisí na sezóně, serverové chlazení má konstantní úroveň poptávky po celý rok. Bez ohledu na to, jak je venku teplo, servery a podobná IT zařízení musí být chlazena. To představuje základní zatížení chlazení.

Teplá a studená

Teplota vody

Aby bylo možné pracovat s volným chlazením, teplota mořské vody čerpané z přístavu v Kodani musí být nižší než teplota vody v systému dálkového chlazení, což je 6 OC. Během jara, v dubnu nebo květnu, teplota mořské vody stoupne nad 6 OC a nespadne pod tuto úroveň do pozdního podzimu nebo zimy.

BLUEPRINT: Existují faktory, které omezují objem volného chlazení?

Henrik Bøgeskov: Jedním z faktorů, které je třeba mít na mysli, je fyzické omezení, které máme, jelikož v kodaňském přístavu nejsme schopni získat mořskou vodu z 20 metrové hloubky, neboť přístav není tak hluboký. Místa našeho odběru jsou umístěna 3 m pod hladinou vody a samozřejmě je zde voda teplejší. BLUEPRINT: Jak teplá může voda být?

Henrik Bøgeskov: Přibližně 30°C! Existují relativně velké teplotní rozdíly od teploty těsně nad bodem mrazu v zimě až do 30 OC v létě. Samozřejmě máme možnost uzavřít přívod mořské vody úplně a používat vodu, která se vrací z chlazení poté, co teplota mořské vody překročí teplotu vratné vody, což je 16°C.

BLUEPRINT: Je 6°C pro volné chlazení vysoká teplota?

Henrik Bøgeskov: Ne, myslím, že bychom mohli jít až na 9°C. Nicméně jsme to analyzovali a řada stávajících chladicích systémů, které naši zákazníci používají, je projektována na 6/16°C. Takže zatímco my můžeme použít více volného chlazení, řekněme s 9°C, naši zákazníci by museli nejen zásadně rekonstruovat svůj chladicí systém, ale také by potřebovali nový systém ventilace atd. S tolika stávajícími zákazníky tedy nemůžeme systém o vyšší teplotě spustit.

Čerpání vody

Místa odběru mořské vody v kodaňském přístavu jsou konstruována na maximální kapacitu přibližně 4,000 m3 za hodinu. Při současné kapacitě odebírají přibližně 1,100 m3 za hodinu. Zařízení Adelgade je plně dimenzované na maximální chladicí výkon 20 MW, což představuje chladicí výkon 350,000 m3. V současné době zařízení běží na o něco více než polovinu tohoto výkonu. Pro dosažení plného výkonu mohou být instalovány další chladiče.

BLUEPRINT: Kolik čerpadel mořské vody používáte?

Henrik Bøgeskov: Nemáme dosud platná čísla, protože systém je nový a zatím neběží na plný výkon. Potřebujeme také celý kalendářní rok, abychom to by vypočítali přesně. Očekávám, že do konce roku 2012 tyto údaje budeme mít.

Chladná budocnost

Rozšiřování sítě

Zákazníci využívající dálkové chlazení poskytované společností Copenhagen Energy mají obvykle decentralizované chladicí zařízení, které chtějí nahradit, a to buď z důvodu rekonstrukce nebo proto, že je na konci svého životního cyklu.

BLUEPRINT: Které faktory jsou důležité při rozhodování o používání dálkového chlazení?

Henrik Bøgeskov: Rozhodujícím faktorem pro mnoho z nich je, že přeneseme veškerý provoz a údržbu na centrální chladicí stanici a zajistíme tak úspory z rozsahu. Takže namísto 20 zákazníků, z nichž má každý svůj vlastní decentralizovaný systém chlazení, máme jediný centrální systém dodávající studenou vodu až ke dveřím.

Výhody pro zákazníka

Z hlediska zákazníka má dálkové chlazení celou řadu výhod. Je jednoduché na ovládání, nerealizuje se žádná výroba a dosahují se úspory na investičních nákladech a nákladech na údržbu. Pro zákazníky v centru města je také důležitá úspora místa dříve využitého pro chladicí věže, protože tento prostor lze využít pro jiné účely. Jde také o architektonické vylepšení budov, které nemají na fasádách a střechách kondenzátorové jednotky.

BLUEPRINT: Dálkové chlazení vypadá jako jednoduché řešení pro zákazníky. Existují nějaké požadavky, které musí splňovat?

Henrik Bøgeskov: Vrácená použitá chladicí voda musí mít teplotu 16 OC. Výměník tepla zákazníka musí být navržen tak, aby odolal tlaku 15,2 bar v rozvodném potrubí.

BLUEPRINT: Co se týče cen, je dálkové chlazení konkurenceschopné?

Henrik Bøgeskov: Naše ceny Kw/h jsou konkurenceschopné ve srovnání s alternativami, které jsou k dispozici. Ceny se zákazníky sjednáváme individuálně, protože velká část nákladů souvisí s potrubím z chladicího zařízení k zákazníkovi. Skutečnou výzvou jsou požadované investiční prostředky, které dosahují výše 100 milionů DKK za zařízení dálkového chlazení. I když jsme začali dodávat dálkové chlazení teprve nedávno, společnost dosáhla dobrou úroveň obratu a vyšší zisk, než jsme očekávali.

Budoucnost

Copenhagen Energy je již v pokročilé fázi projektování dalšího zařízení dálkového chlazení. To se bude nacházet v blízkosti radničního náměstí v centru Kodaně. Očekáváme, že nové zařízení bude plně funkční v roce 2015. Tato dvě zařízení dálkového chlazení budou zákazníkům zajišťovat celkovou kapacitu kolem 53 MW.

BLUEPRINT: Není radniční náměstí poměrně daleko od přístavu?

Henrik Bøgeskov: Budeme potřebovat hodně dlouhé potrubí pro přivádění mořské vody. Máme v této oblasti již několik velkých zákazníků, jako je Tivoli Congress Centre and sídlo Danish Industry, do kterých je přiváděna voda z Adelgade potrubím, které je více než 2 km dlouhé. Samozřejmě, že dvě zařízení dálkového chlazení znamenají dvě výrobní jednotky, které se mohou navzájem podporovat a doplňovat.

BLUEPRINT: Kolik zákazníků chcete získat?

Henrik Bøgeskov: V současné době máme 20 zákazníků a s oběma zařízeními chceme získat přibližně 50 zákazníků. Soustředíme se na velké zákazníky v poměrně velkých komerčních budovách. To je také důvod pro umístění našich zařízení přímo v centru města, protože to je místo, kde velcí zákazníci sídlí.

Osm zajímavých míst dálkového chlazení

Pro dobu po roce 2015 vyčlenila společnost Copenhagen Energy dalších šest míst v okolí centra města jako zajímavé lokality dálkového chlazení. Tím by bylo zajištěno plně vyvinuté dálkové chlazení s celkem osmi chladicími zařízeními zajišťujícími dodávky pro komerční budovy ve středu Kodaně – a to z místního zdroje – mořské vody čerpané z přístavu. Pokud chtějí, mohou zákazníci jít na procházku do přístavu podívat se na vodu, která se používá pro chlazení jejich budov.

BLUEPRINT: Město Kodaň má za cíl neprodukovat do roku 2025 žádný CO2. Jakou roli v tom hraje dálkové chlazení?

Henrik Bøgeskov: Dálkové chlazení je malý kousek skládačky s nižšími emisemi CO2 pro naše zákazníky ve srovnání s decentralizovanými systémy. Naše vlastní chladicí zařízení má nízké emise CO2, avšak určitou elektřinu spotřebujeme pro čerpadla a během špiček. Můžeme jasně říci, že volné chlazení a chlazení pomocí absorpčních chladičů mají velmi malou spotřebu elektrické energie. Takže hrajeme významnou roli.