Del 13 al 17 de juny de 2016 es va celebrar la Setmana de l'Energia 2016, que, coincidint amb la Setmana Europea de l'Energia Sostenible, desenvolupa una campanya de conscienciació que pretén sensibilitzar la societat amb relació a l'estalvi i l'eficiència energètica. El tema proposat va ser "Quan parlem d'estalviar energia i diners, tu tens la paraula" i s’han de desenvolupat més de 350 activitats, en 150 municipis, adreçades a tres públics diferents: ciutadania, escoles i públic infantil i professionals.
Una d’aquestes activitats va ser la jornada ”Les xarxes de calefacció i refrigeració urbanes abastides amb fonts d’energia renovable”. Organitzada per INCASÒL (Institut Català del Sòl) i l’IREC (Institut de Recerca en Energia de Catalunya) a la seu de la central d’ Ecoenergies de la Zona Franca.
- Xarxes de fred i calor. Aspectes generals
- Visita a la central de la Zona Franca d’Ecoenergies
- Redactat de la noticia i més informació
Contents
Xarxes de fred i calor. Aspectes generals
La primera presentació de la sessió va anar a càrrec del Marc Martínez, enginyer de camins de l’INCASÒL qui va fer una explicació detallada de les xarxes de districte.
Xarxes de calor i/o fred de districte (DISTRICT HEATING AND COOLING), són un sistemes que generen energia tèrmica (calor i/o fred) en una planta de producció centralitzada i que la distribueixen, mitjançant un sistema de xarxes, a tots els usuaris connectats a aquest sistema, satisfent la seva demanda de calefacció, aigua calenta sanitària i fred.
El principal benefici d’aquestes instal·lacions és augmentar l’eficiència energètica, utilitzant pel seu funcionament un alt percentatge d’energia renovable (RES, de l’anglès Renewable Energy Source), biomassa, energia solar, geotèrmica, etc., energies residuals (calor o fred sobrant, refredament natural, etc.) i sistemes de producció d’alta eficiència.
Objectius DHC
- Estalvi i eficiència energètica
- Reducció d’emissions de GEH
- Estalvi econòmic factura energètica
- Mesura activa per aconseguir edificis de consum gairebé nul (nZEB)
DHC a Catalunya
A Catalunya tenim en funcionament 57 xarxes de calor i fred, amb unes potències instal·lades de 241,88 MW en calor i 174,40 MW de fred, i la majoria de les xarxes només són DH i només 4 DHC. A nivell estatal suposa el 37,5% de la capacitat total instal·lada.
Exemples de d’algunes xarxes DHC a Catalunya:
- Barcelona: 22@ i Marina-Zona Franca
- Mataró: Tub Verd
- Cerdanyola: Parc de l’Alba
- Molins de Rei: La Granja
Avantatges de les xarxes DHC
Les xarxes de calor i fred permeten simplificar i assegurar els serveis de climatització i aigua calenta sanitària a l’edificació. Un cop connectat a la xarxa, l'edifici no necessita emmagatzemar fonts d'energia ni tampoc materials inflamables, i així mateix funciona sense risc. A més, en estar connectat ja no necessita tants equips de producció d'energia tèrmica, per la qual cosa, es redueix el volum i l'espai del local tècnic. Amb lo qual permet:
- Reducció potència instal·lada en l’efecte de coeficients de simultaneïtat , així com complementarietat d’usos (terciari, indústria, ..).
- Aplanament de la corba de demanda
- Seguretat per la desaparició de la combustió domèstica de gasos, i reducció d’ocupació per instal·lacions tèrmiques (Espai per calderes, escalfadors)de manera que es disposa d’aquesta superfície per a d’altres usos.
- Millora estètica i paisatgística de l’entorn urbà, reduint l’ impacte visual a les façanes i l’aprofitament dels usos dels terrats. Integració visual.
Estratègia de les xarxes DHC a Catalunya
Les estratègies referents a incrementar la difusió i utilització de les xarxes de districte de fred i calor utilitzant fonts energètiques 100%renovables que se estan duent a terme a Catalunya estan contingudes al projecte Smart ReFlex, on Incasòl participa com a soci.
Planificació de les xarxes de districte
Com a exemple de la integració d’energies renovables en la calefacció i refrigeració urbana es troba el cas de Dinamarca.
Els punts clau a destacar per assolir l’èxit han estat: per una banda, la consideració dels sistemes de calefacció urbana com una infraestructura energètica, que permet i facilita l’ús de diferents fonts energètiques, i per l’altra, que en el seu desenvolupament s’assegurin unes condicions marc apropiades (regulació que internalitzi una part dels costos externs i aporti incentius als diferents actors clau).
A Catalunya en aquest àmbit s’estan fent els primers passos. En la actualitat s’està treballant en un visor que generi mapes de demanda energètica amb recomanacions per a la instal·lació de les xarxes DHC.
A nivell urbanístic , en front el desenvolupament d’un nou sector urbanístic es fan previsions i reserves d’espai per a :
- centrals de generació (serveis tècnics)
- canonades distribució en noves urbanitzacions i servituds de pas
- Tècniques Push/Pull per incentivar les connexions
Elements de la xarxa DHC
Les centrals de generació d’energia es dissenyen per tal d’abastir el total de la demanda de calefacció, de refrigeració i d’aigua calenta sanitària.
Central de generació: depèn de diversos factors tals com el combustible que es fa servir, la tecnologia i la ubicació triada. El cas ideal, dins les zones urbanes, és aprofitar l’energia tèrmica residual de centrals que ja funcionin o crear-ne de noves en què es pugui aprofitar l’energia tèrmica residual de la producció d’electricitat o hi hagi combustible residual. De tota manera, la tendència actual és que les centrals de generació elèctrica no estiguin dins el centre urbà.
- En producció de calor
Calor residual procés industrial o “valorització” de residus sòlids urbans (incineració)
Cogeneració
Fonts renovables: biomassa, solar, geotèrmia...
Per a generar energia tèrmica en forma de calor, es poden fer servir des de calderes fins a equips de cogeneració, tant si són motors com turbines. Cadascuna de les tecnologies es pot combinar amb les diverses fonts energètiques disponibles donant com a resultat un grau d’emissions més o menys gran - hi ha més emissions si el combustible és fòssil i n’hi ha menys si es fa servir biomassa, energies renovables o calor residual.
Independentment del tipus de central de generació que es faci servir, hi ha la possibilitat d’integrar energia solar al circuit. La solució més estesa és que la producció de l’energia solar tèrmica sigui consumida a l’edifici mateix sense exportar-la a la xarxa. La manera d’adaptar-la dependrà de la configuració del sistema global, on les temperatures de treball de la xarxa de calor tenen un paper molt important.
- En producció de fred
Electricitat: Refredadores de compressió o absorció
Processos industrials: ex. regasificació gas natural Port de Barcelona
El més comú és la refredadora per compressió que s’alimenta mitjançant energia elèctrica. Hi ha la possibilitat de fer servir sistemes per absorció i adsorció alimentats per fonts de calor. La integració d’aquesta tecnologia és adient en sistemes on la generació de calor es fa mitjançant una font residual tals com les incineradores, les calors residuals o, fins i tot, les cogeneracions. En qualsevol cas, aquests sistemes necessiten el suport de sistemes de refrigeració per compressió.
Xarxa de distribució: els conductes de les xarxes de DHC estan formats per dues canonades, una d’impulsió i una de retorn. L’extensió del sistema i el nombre de ramificacions depèn de la situació de la planta de producció d’energia, del nombre i distribució dels usuaris, de les pèrdues d’energia a la xarxa. Una distribució de la xarxa inadequada pot arribar a comprometre la rendibilitat econòmica del projecte.
Una característica important de les canonades és l’aïllament ja que cal reduir al màxim possible les pèrdues de calor per distribució. Normalment es fan servir canonades preaïllades que eviten problemes en la instal·lació defectuosa de l’aïllant.
Les canonades de fred requereixen de diàmetres més grans degut al menor salt tèrmic.
Sistemes de bombament: Hi ha diverses maneres de regular el cabal que circula per una xarxa de canonades i l’elecció d’un sistema o un altre depèn de molts factors com ara: el tipus de cabals amb els quals es vol treballar, el cost de la instal·lació, l’eficiència, la rapidesa de maniobra o el manteniment, entre d’altres. Els sistemes per a regular el cabal poden ser vàlvules d’estrangulament, bypass al grup de bombament o bombes de velocitat variable. Aquest darrer mètode és el més car d’implantar, però també el més eficient energèticament i econòmica. Aquests sistemes treballen a una temperatura d’impulsió fixa i varien el cabal segons la temperatura de retorn de la xarxa. Els grups de bombament es poden configurar de maneres diferents:
Bombament centralitzat
Bombament primari-secundari estàndard
Bombament primari-secundari-terciari estàndard
Bombament distribuït
Escomeses i subestacions de clients: L’escomesa als clients i la subestació consisteixen en la unió del sistema de distribució de l’energia, la xarxa, amb els consumidors (edificis o instal·lacions). Les escomeses són les canonades de connexió entre la xarxa i la subestació del client, generalment entrant a l’edifici del client per sota del nivell del carrer. Les subestacions adeqüen la pressió i la temperatura de la xarxa de distribució a les condicions necessàries per al consum de l’edifici, garantint els salts de temperatura necessaris per a una bona eficiència del sistema.
Les subestacions consisteixen en un equip de regulació i control, un equip de comptatge i, en funció del tipus de subestació, també es disposa d’equips de bescanvi o d’emmagatzematge. Totes les escomeses a clients han de disposar de comptadors d’energia tèrmica.
Viabilitat de les xarxes DHC: factors a considerar
Perquè una xarxa de districte sigui viable ha de ser rendible tant per a la societat que l'explota com per al conjunt d'usuaris del servei. Aquesta és la principal premissa que condiciona el desenvolupament d'una instal·lació d'aquestes característiques. La rendibilitat té a veure amb diversos factors, com el cost econòmic de l'actuació i el finançament suportat, el cost de la font d'energia o el nombre i tipus d'usuaris connectats, principalment. En resum, els sistemes centralitzats de climatització impliquen tota una sèrie d’actors que poden tenir interès en aquesta opció energètica per a un barri o una àrea urbanística determinada.
Hi ha una sèrie de condicionants que determinen la idoneïtat d’un sistema enfront un altre. En destaquen:
- Intensitat dels consums tèrmics
Zona climàtica estiu/hivern
Qualificació energètica edificis
Usos (equipament, residencial...)
- Concentració dels consums tèrmics
Tipologia urbana
Dispersió dels consums (Dist. <100m per 1MW?)
Límits físics de la concessió
- Suport administracions
Legislació favorable
Finançament
Voluntat política
- Cost producció energètica
Fred/calor residual
Fonts renovables (cost marginal nul)
En un estudi de viabilitat s’analitzen una o vàries alternatives tecnoeconòmiques per a satisfer unes necessitats de servei d’acord amb uns criteris econòmics determinats. L’objecte final d’un estudi de viabilitat és donar eines per a poder decidir la realització o no d’un projecte determinat. Un estudi de viabilitat també ha de permetre detectar els punts forts i els punts dèbils d’un projecte.
Models de gestió
Cal tenir en compte, no obstant, que l’estructura d’inversió dels projectes de xarxes de districte acostuma a ser complexa ja que, depenent dels condicionants del projecte, l’Administració, l’empresa adjudicatària o, fins i tot, l’usuari final en poden assumir determinades parts.
- Model totalment públic: és un model poc freqüent
- Model públic-privat. En aquest model es poden trobar tres tipus de gestió:
- Concessió d’obra pública: privat que executa l’obra i recupera la inversió a través de l’explotació del servei.
- Concessió de servei públic: l’administració disposa de l’obra i s’explota de manera privada
- Contracte mixt de subministrament i serveis: El cost de l’obra és superior als serveis, de manera que la durada sigui superior a 4 anys. En aquest cas tenim els exemples de Districlima i Ecoenergies.
Models de Finançament
- Finançament amb aportació d’ajuts europeus – PPI (Public Procurement on Innovation)
- Finançament amb capital privat
- Finançament alternatiu. És el finançament més innovador i es pot trobar:
- Amb capital de risc i similars
- Amb capital d'inversió i similars. Exemple de aquest cas: Suma Capital (gestora independent d'inversions).
- Amb finançament col·lectiu (crowdfunding) com per exemple ECrowd!, plataforma per al finançament col·lectiu d'inversions rendibles i amb impacte positiu en la societat i el medi ambient.
- Amb d'altres formes, com per exemple Som Energia cooperativa de consum d’energia verda sense ànim de lucre, que produeix energia elèctrica en instal·lacions de generació a partir de fonts renovables, finançades amb aportacions econòmiques voluntàries dels socis.
Com a punt final de la intervenció es van indicar dues guies que poden ser útils alhora de implementar una xarxa DHC:
Guia Bàsica de xarxes de districte de calor i de fred, i la Guia SamartReflex
La següent intervenció va anar a càrrec del Joan Estrada, coordinador de l’Incasòl, qui va explicar la participació de l’institut com a soci en el projecte europeu SmartReflex. El objectiu principal d’aquest és incrementar la difusió i utilització de les xarxes intel·ligents i flexibles de fred i calor utilitzant fonts energètiques 100% renovables. Al projecte hi participen 14 socis de 5 països amb 6 regions d’estudi, entre elles Catalunya.
La finalitat del projecte és posar en marxa les mesures legislatives i organitzatives que promocionin i/o facilitin la utilització d’energies renovables per a les xarxes de calor i fred. Així mateix es donarà suport als principals actors que intervenen el disseny, el planejament, la gestió i l’ús de les xarxes de districte. De les estratègies incloses al projecte en destaquen les següents:
- Millora del marc legal regional, que faciliti i doni suport al desenvolupament de RES DHC
- Integració de sistemes RES DHC en la planificació de calefacció a nivell regional i local, així com estudiar la viabilitat tècnica i proposar les millors tecnologies disponibles
- Foment d'empreses cooperatives que gestionin els sistemes RES DHC,
- Estudi, planificació i suport a noves RES DHC a nivell local.
- Millorar l’acceptació i la participació social en DHC
Després de la pausa es van presentar diferents models de xarxes de districte:
Com a projecte encara en fase d’estudi l’Estrella a Badalona.
Com a xarxes en diferents estadis de funcionament, el Parc de l’Alba a Cerdanyola del Vallès, Districlima al Poble Nou de Barcelona, Ecoenergies a la Zona Franca i la Xarxa Espavilada de Climatització a Olot.
Per últim el Josep Verdaguer de la Diputació de Barcelona va parlar de les iniciatives de xarxes DHC que des d’aquest organisme es supervisen a nivell d’ajuntaments, i del compromís que adquireixen molts municipis en la reducció d’emissions de CO2.
Visita a la central de la Zona Franca d’Ecoenergies
La visita a la central de la Zona Franca va anar a càrrec del Àngel Andreu, Gerent d'Ecoenergies Barcelona, qui va explicar que Ecoenergies Barcelona produeix i proveeix energia tèrmica gràcies a una xarxa de calor i fred connectada a 3 centrals de generació d'energia. Concretament a la central de la Zona Franca és on s’ubica el sistema de control de tota la xarxa, que recull la informació sobre el funcionament de les centrals, la xarxa de transport i les subestacions.
La xarxa d'Ecoenergies Barcelona subministra energia tèrmica a Barcelona Sud, la Zona Franca i L'Hospitalet:
- Instal·lacions de producció amb redundància als equips
- Tres centrals de producció. Dissenyades per adaptar-se al ritme de creixement immobiliari, les dues primeres centrals construïdes (Zona Franca i la Marina) estan situades als extrems de la xarxa que donarà servei a un àmbit geogràfic de 15.000.000 m2
- La central de la Marina construïda inicialment per donar servei al barri de la Marina i al recinte firal passarà a ser una central de puntes i/o de reserva quan la xarxa troncal estigui connectada amb la central de la Zona Franca
- La central del Port permetrà reaprofitar el fred residual (fins 30 MW) que ara es perd al port
- La central de la Zona Franca és el centre de control de la xarxa on son analitzades i processades en temps real les dades de les centrals, subestacions i de la xarxa
- A més, la xarxa tèrmica permet incorporar les aportacions de la producció solar tèrmica distribuïda per al seu millor aprofitament
Dades clau de la xarxa:
- Producció d'aigua calenta (90ºC 24/ 365), aigua freda (5ºC 24/ 365), fred industrial (-10ºC 24/ 365) i electricitat
- Instal·lacions d'alta tecnologia amb telecomunicacions entre els edificis connectats, la xarxa i les centrals que permeten la gestió intel·ligent de la corba de demanda i de la generació d'energies (smartgrid).
- Combustió de la biomassa en una caldera que genera vapor per la producció d'electricitat (2 MWhe en promig). Inicialment la central de biomassa genera només electricitat. Quan la demanda de calor a la xarxa de calor i fred arribi a un valor suficient, la instal·lació treballarà en cogeneració produint aigua calenta i electricitat simultàniament
- Acumulació de fred de 320 MW (en forma de gel) que permetrà aprofitar al màxim la recuperació del fred residual a la central del Port
- Millora substancial de l'eficiència energètica i important reducció de les emissions de CO2, NOx i PM10 gràcies a la valorització dels residus vegetals provinents del manteniment dels parcs i jardins de la ciutat de Barcelona amb un complement de biomassa forestal i l'aprofitament del fred residual a la nostra central del Port (fins 30 MW) i la integració a la xarxa de les instal·lacions solars locals
- Desenvolupament previst a tot l'àmbit del territori que correspon a l'àrea de Barcelona Sud, de la Zona Franca i de la Gran Via de L'Hospitalet, així com les zones de nou creixement de Barcelona i la seva àrea metropolitana
- Connexió del 85% dels edificis previstos al pla urbanístic del barri de La Marina
- Compromís de connectar edificis del barri de La Marina a una distància de la xarxa de 100 metres o més en funció de la potència contractada
Central de la Zona Franca
A la tarda es va visitar aquesta central, de disseny modern i que representa a les seves façanes, totes les energies renovables utilitzades.
Els equips de la central són d'alta eficiència, amb la següent potència màxima instal·lada a la central:
- Fred convencional: 38,5 MW
- Fred recuperació: 30 MW
- Acumulació de gel: 320 MWh
- Fred industrial: 12 MW
- Calor convencional: 90 MW
- Calor procedent Biomassa: 10 MW
El combustibles utilitzat és: Biomassa, gas i electricitat
La generació elèctrica és de l'ordre de 2 MWh amb una turbina de vapor
Fotos visita:
Façana de la Central la Zona Franca
Sistema de control de tota la xarxa. Recull la informació sobre el funcionament de les centrals, la xarxa de transport i les subestacions.
Combustible de biomassa:ú per a la producció de calor i electricitat (planta de valorització energètica de biomassa pels residus de poda de Parcs i Jardins de Barcelona i biomassa originària de Catalunya)
Unitat de producció d'energia tèrmica
A Catalunya, la Setmana de l'Energia està organitzada per l'Institut Català d'Energia, Diputació de Barcelona, Xarxa de Ciutats i Pobles cap a la Sostenibilitat, Àrea Metropolitana de Barcelona, Diputació de Girona, Centre d'Iniciatives Locals per al Medi Ambient de les comarques de Girona (CILMA), Ajuntament de Barcelona, Diputació de Tarragona i Diputació de Lleida.
Redactat de la noticia i més informació
Redactat per: Marc Martinez Rosa i Argeme Pérez Sánchez
Per saber-ne més: Marc Martinez Rosa
