Innowacyjny zestaw narzędzi wspiera obiecujące zdecentralizowane systemy chłodnicze
Systemy lub sieci chłodnicze, czyli scentralizowane instalacje zdalaczynne, które obsługują wiele obiektów i zastępują montowane w budynkach urządzenia wytwórcze, poprawiają jakość i efektywność chłodzenia, zmniejszając jednocześnie zużycie energii i emisje CO2. Klimat Europy ociepla się, zwiększając zapotrzebowanie na chłodzenie budynków. W związku z tym zespół finansowanego ze środków UE projektu INDIGO postanowił rozpocząć prace nad wydajniejszymi, inteligentnymi i tańszymi systemami chłodniczymi.
Wspomaganie wdrożeń dzięki prostym w użyciu narzędziom i inteligentnym elementom
Już wcześniej istniało wiele argumentów przemawiających za stosowaniem systemów chłodniczych. Projekt INDIGO dodał kolejne poprzez opracowanie dwóch narzędzi typu open source do planowania i symulacji oraz przygotowanie przełomowej strategii zarządzania systemami chłodniczymi. Jak mówi Susana López, koordynatorka grupy ds. inżynierii ciepła w firmie Tekniker oraz koordynatorka projektu INDIGO: „Narzędzie planistyczne pomaga użytkownikom projektować i oceniać istniejące i nowe systemy chłodnicze: od urządzeń wytwarzających po urządzenia odbiorcze. Analizy cyklu życia umożliwiają porównanie uzyskanych wyników z określonym przypadkiem referencyjnym. Narzędzie symulacyjne wykorzystuje przygotowaną przez zespół projektu INDIGO bibliotekę modeli dynamiki płynów i procesów cieplnych opisujących elementy systemu chłodniczego. Zapewnia ona szczegółowe informacje na temat zjawisk fizycznych, na których podstawie można przeprowadzić optymalizację. Natomiast strategia zarządzania pozwala inteligentnie zoptymalizować planowanie, by zmaksymalizować efektywność i zminimalizować koszty przy uwzględnieniu czynników, takich jak między innymi emisje gazów cieplarnianych i czas zwrotu inwestycji”. Inteligentna strategia zarządzania oparta na sterowaniu predykcyjnym wykorzystuje prognozy i odnawialne źródła energii. W systemie zastosowano prognozowanie zapotrzebowania konsumenckiego, przewidywanie cen energii i wiedzę uzyskaną z modeli elementów systemów chłodniczych. Opracowano regulatory predykcyjne do zarządzania systemami wytwórczymi, pompami dystrybucyjnymi i centralami wentylacyjnymi – część z nich wyposażono we wbudowane algorytmy samodzielnego uczenia się. Jak zauważa López: „Zespół projektu INDIGO opublikował wytyczne opisujące planowanie i wdrażanie inteligentnego systemu zarządzania siecią chłodniczą, by ułatwić innym przeprowadzenie tego procesu”.
Duża oszczędność energii przy niewielkich zmianach
Moduł optymalizacji pomp dystrybucyjnych oraz nowatorską strategię zarządzania (urządzeniami wytwórczymi i dystrybucyjnymi) opracowane w ramach projektu INDIGO poddano próbie w systemie chłodniczym Szpitala Uniwersyteckiego Basurto w hiszpańskim Bilbao. Potrzeby szpitala w zakresie ogrzewania i chłodzenia zaspokaja system ciepłowniczy i chłodniczy wykorzystujący magazynowane ciepło odpadowe pochodzące z układu kogeneracyjnego. Sieć ma długość 2 km i obsługuje 11 budynków. Zespół projektu INDIGO przetestował swoją strategię zarządzania także w przypadku konwencjonalnego systemu HVAC zainstalowanego w biurowcu w szwajcarskim Neuchâtel. Rozwiązanie INDIGO pozwoliło zmniejszyć ogólne zużycie energii o około 26 % w porównaniu do obecnych systemów. Dzięki samemu tylko modułowi optymalizacji pomp dystrybucyjnych udało się zaoszczędzić ponad 50 % energii. Choć test ten był stosunkowo niewielką częścią projektu INDIGO, przyniósł on cenne informacje. Testowane rozwiązanie pozostanie w użyciu w tej instalacji. Badaczom udało się dowieść, że może się ono sprawdzić także w innych instalacjach obejmujących energochłonne układy pomp, takich jak oczyszczalnie ścieków. Wyniki uzyskane w wirtualnym symulatorze testowym pokazały, że oszczędność energii można znacznie zwiększyć – nawet do 85 % – dzięki ulepszeniom wprowadzanym na wszystkich poziomach struktury sieci: od systemu wytwórczego i dystrybucyjnego po urządzenia (odbiorcze) w budynkach. Opracowane w ramach projektu INDIGO udoskonalenia sieci chłodniczych oparte na wykorzystaniu inteligentnych systemów do sterowania i optymalizacji osiągnęły poziom gotowości technologicznej TRL 5. Te innowacyjne rozwiązania zostały włączone do inicjatywy Innovation Radar prowadzonej przez Unię Europejską. Dzięki temu szybciej trafią na rynek, a zespół finansowanego ze środków UE projektu INDIGO będzie mógł w pełni wykorzystać ich potencjał dzięki dostępowi do dynamicznego ekosystemu inkubatorów, przedsiębiorstw, agencji finansujących i inwestorów.
Słowa kluczowe
INDIGO, energia, system chłodniczy, sieć chłodnicza, moduł optymalizacji pomp dystrybucyjnych, sterowanie predykcyjne, modele dynamiki płynów i procesów cieplnych
