W ostatnim czasie na rynku inwestycyjnym zauważalny jest trend polegający na poszukiwaniu coraz to bardziej innowacyjnych rozwiązań inżynierskich. Jednym z kluczowych bodźców stymulujących do działań w poszukiwaniu ciekawych technologii jest niewątpliwie aktualna sytuacja geopolityczna na świecie skutkująca gwałtownymi wzrostami cen surowców energetycznych. 

Przełomowe rozwiązanie w branży

Dotychczas producenci systemów chłodniczych prześcigali się w opracowywaniu zaawansowanych technologii i przekonywaniu inwestorów do systemów freonowych (VRF/VRV/MultSplit) lub wody lodowej wskazując na różne przewagi inżynierskie.

Nie ulega jednak wątpliwości, że branża HVAC [przyp. red: branża inżynierii sanitarnej zajmująca się: ogrzewaniem, wentylacją, klimatyzacją] doszła do krytycznego momentu, kiedy należy na nowo zdefiniować priorytety producentów i potrzeby inwestorów. A dzisiaj wyzwaniem nr 1 dla każdego inwestora jest ograniczenie kosztów eksploatacyjnych z uwagi na gwałtownie rosnące ceny energii elektrycznej i spodziewanego długoterminowego utrzymywania się tego trendu. 

Zmiany technologiczne w istniejących systemach freonowych i agregatach wody lodowej są już ograniczone i powodują tylko nieznaczny wzrost efektywności urządzeń. Dlatego w niniejszym artykule wyjaśnimy dlaczego produkcja i akumulacja chłodu nocą będzie niewątpliwie przełomowym rozwiązaniem w branży HVAC na następne lata.   

Ceny energii elektrycznej przyśpieszają zmianę

Giełdowe notowania energii elektrycznej są najwyższe od lat, m.in. za sprawą:

• wzrostu cen uprawnień do emisji CO₂,
• polityki klimatycznej UE,
• niestabilności rynku energetycznego.

Perspektywy na najbliższe lata to dalsze, gwałtowne wzrosty cen energii elektrycznej, która do tej pory w Polsce była stosunkowa tania na tle pozostałych krajów UE. 

Wzrost cen energii elektrycznej negatywnie wpływa na koszty funkcjonowania m.in. zakładów produkcyjnych, ale również koszty utrzymania obiektów komercyjnych takich jak biura, urzędy, szpitale, itp. Dlatego w ostatnim czasie dynamicznie wzrasta ilość klientów wykorzystujących odnawialne źródła energii oraz tańszą energię w porze nocnej. Również dostawcy energii elektrycznej w Polsce promują zwiększenie pokrycia zapotrzebowania w porach poza szczytowych oferując korzystniejsze warunki handlowe, dzięki czemu możliwe jest odciążenie sieci przesyłowych w godzinach szczytu. Niestety w przypadku powszechnie stosowanych systemów chłodniczych nie ma możliwości produkcji energii chłodniczej tylko w porze nocnej i wykorzystywanie jej w ciągu dnia, kiedy zapotrzebowanie jest największe. 

Dlatego właśnie magazyny chłodu są niewątpliwie przyszłością dla rozwoju branży HVAC w kierunku energooszczędnych rozwiązań. 

Czy produkcja chłodu w ciągu nocy ma sens?

Aby odpowiedzieć na to kluczowe pytanie należy przeanalizować rozkład średniorocznej temperatury zewnętrznej w ciągu dnia i nocy w Polsce. Na bazie danych IMGW stwierdzamy, iż średnioroczna temperatura powietrza zewnętrznego w ciągu dnia (8:00-17:00) wynosi 15°C, a w ciągu nocy (0:00-6:00) wynosi 5°C. W sezonie letnim, kiedy coraz częściej mamy do czynienia z falą upałów zapotrzebowanie na chłód jest największe. Wówczas obserwuje się również jeszcze większe różnice temperatur dzień/noc, nawet na poziomie 15°C.

Na efektywność każdego urządzenia chłodniczego decydujący wpływ mają jego parametry pracy. Jednym z nich jest temperatura chłodzenia skraplacza. W przypadku urządzeń chodzonych powietrzem (systemy VRF/VRV, MultiSplit, agregaty wody lodowej chłodzone powietrzem) kluczowa jest temperatura powietrza zewnętrznego. Im wyższa, tym mniejsza efektywność urządzenia, co wpływa na większe zapotrzebowanie energii elektrycznej. Problem widoczny jest szczególnie przy długotrwałym utrzymywaniu się wysokiej temperatury powietrza, kiedy zwiększa się zapotrzebowanie na energię elektryczną.  

To właśnie te okoliczności sprawiają, że warto postawić pytanie – czy możliwe jest produkowanie chłodu nocą i wykorzystywanie w ciągu dnia?

Takie rozwiązanie pozwala na pracę urządzenia w optymalnych dla niego warunkach i ze znacznie wyższą sprawnością.  Efektywność chillera pracującego w warunkach średniorocznej rocznej temperatury zewnętrznej na poziomie 15°C wynosi 3.8, a Akumulatora Chłodu pracującego w porze nocnej ze średnioroczną temperaturą na poziomie 5°C wynosi odpowiednio 6.0. 

Różnica w samej efektywności wynosi ponad 30% i wynika tylko z parametrów pracy urządzeń. 

Potencjał OZE wymusza stosowanie magazynów energii

Odnawialne źródła energii (OZE) w Polsce dostarczały do systemu 10 GW mocy (dane z 28.03.22 roku), pokrywając blisko połowę zapotrzebowania całego kraju na prąd. Ten historyczny rekord pokazuje jaki jest obecny potencjał alternatywnych źródeł energii w Polsce. W ostatnich latach pojawił się jednak problem z nadwyżkami wyprodukowanej energii elektrycznej, co wymusza poszukiwanie optymalnych rozwiązań dla jej zmagazynowania. 

Innowacyjne Akumulatory Chłodu ICE ON są idealnym rozwiązaniem dla zaistniałej potrzeby magazynowania nadwyżek energii. Umożliwiają obniżenie kosztów eksploatacji systemów chłodniczych o 30% nawet bez udziału energii z OZE z uwagi na wyższą sprawność źródła chłodu dzięki niższej temperaturze powietrza zewnętrznego. Ponadto wykorzystanie taryfy 2 lub 3-strefowej w rozliczeniu z dostawcą energii elektrycznej wpływa na dalsze, znaczące oszczędności kosztów eksploatacyjnych systemów HVAC.

Przełączmy się na wytwarzanie chłodu nocą

Wytwarzanie chłodu nocą i następnie jego pobór w ciągu dnia wymaga efektywnego rozwiązania w zakresie akumulacji energii chłodniczej. Wykorzystanie przemiany fazowej wody w lód w trakcie ładowania Akumulatorów Chłodu ICE ON i następnie jego rozładowanie w wyniku procesu topnienia lodu jest doskonałym rozwiązaniem dla optymalizacji kosztów systemów chłodniczych. Dlaczego ten proces jest wysoko wydajny energetycznie? Ciepło właściwe wody wynosi 4.19 kJ/kg*K, a ciepło topnienia lodu aż 333 kJ/kg. To właśnie doskonałe właściwości fizyczne wody umożliwiają akumulację znacznej ilości chłodu. Ponadto dzięki akumulacji energii w postaci lodu uzyskujemy większą niezawodność systemu chłodniczego, redukując w ten sposób szczytowe obciążenie sieci elektroenergetycznych. Jest to szczególnie istotne dla branży przemysłowej. 

Inwestycja w innowacyjne rozwiązanie – Akumulatory Chłodu ICE ON to czysty zysk. Zainwestowane środki zwracają się w zaledwie kilka lat, a następnie generowane są dalsze oszczędności (nawet 30% rocznie).

Mar-Bud Sp. z o.o.
Budownictwo Sp. K.
ul. Pawła Włodkowica 2c
03-262 Warszawa, Poland
www.iceon-engineering.com
e-mail: [email protected]
tel.: +48 22 431 67 01

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.