Frio por biomasa

Descripción de las tecnologías de refrigeración

Bajo consideración de las diferentes opciones de re-enfriamiento, redes de enfriamiento y refrigeración combinada, así como calor y electricidad

La alta demanda de refrigeración en los procesos industriales y el aumento de la demanda de refrigeración para el aire acondicionado de la oficina-y edificios comerciales, debido a la arquitectura moderna (frentes de vidrio), así como el aumento climática de las temperaturas ambiente en Europa plomo para el aumento de la instalación de locales enfriamiento de las plantas. Por lo tanto, una mayor demanda de energía eléctrica es necesario durante la temporada de verano. Por lo tanto, se requiere el desarrollo de conceptos innovadores y eficientes de energía para la refrigeración, considerando las limitaciones del sitio en particular.
El suministro centralizado de varios consumidores con energía de refrigeración y la aplicación de refrigeración combinado, el calor y las plantas de producción de energía con enfriadores de absorción son alternativas prometedoras. Estos conceptos permiten la reducción de la demanda de energía eléctrica y la utilización de la energía renovable a partir de biomasa o de residuos de calor para el enfriamiento.
La instalación de plantas de refrigeración centralizada es una opción económica y ecológicamente viable en las zonas urbanas con los consumidores potenciales de refrigeración (oficinas, edificios comerciales y públicos, hospitales, estaciones de tren, etc) en comparación con los enfriadores descentralizadas (por ejemplo, refrigeradores división). La integración de máquinas de absorción y aplicaciones libres de refrigeración durante la temporada de invierno son las ventajas especiales de las instalaciones de refrigeración centralizada.

Diseño básico de instalaciones de refrigeración centralizada

La Figura 1 muestra la posible disposición de una planta de refrigeración basado en máquinas de absorción y de compresión y diferentes tecnologías de re-enfriamiento.

Figura 1: Posible disposición de una planta de refrigeración

Figura 1: Posible disposición de una planta de refrigeración

Los principales componentes de las plantas de refrigeración son los enfriadores, la planta de volver a enfriar y la distribución de la energía de refrigeración:

  • Refrigeración: La producción de energía de refrigeración se basa en tres fuentes diferentes de energía.
    • La energía eléctrica: Un compresor (pistón, tornillo o compresor de turbo) accionado por energía eléctrica comprime el refrigerante (por ejemplo, amoníaco, R134a, etc), que luego se condensa debido a la re-enfriamiento del refrigerante. A partir de entonces, el refrigerante se expande en una válvula de expansión que causa un descenso de la temperatura y permitiendo de este modo el enfriamiento del ciclo de enfriamiento secundario (por ejemplo, agua, amoniaco o glicol). De este modo el refrigerante se evapora y se introduce en el compresor.
    • Calor: enfriadores de absorción utilizan calor en forma de agua caliente o vapor de agua en un ciclo termodinámico para la producción de frío. Las posibles fuentes de calor son las plantas de calefacción urbana basados ​​en fósiles o combustibles renovables, calor residual o el calor solar. El ciclo termodinámico de enfriadores de absorción se basa en un refrigerante y un disolvente. El refrigerante debe ser totalmente soluble en el disolvente. Enfriadores de absorción basado en bromuro de litio y agua alcanzan temperaturas de agua fría de 3 ° C mientras que la temperatura mínima de la fuente de calor tiene que ser 80 ° C. Con el fin de lograr temperaturas más bajas con enfriadores de absorción se requiere la aplicación de amoníaco como refrigerante y agua como disolventes y temperaturas más alta de la fuente de calor. Otras tecnologías, como refrigeradores o enfriadores de adsorción de difusión son también adecuados para el enfriamiento basado en calor.
    • Free-Cooling: Un intercambiador de calor se conecta el ciclo de enfriamiento con el ciclo de re-enfriamiento y permite una refrigeración directa del ciclo de refrigeración por la unidad de re-enfriamiento. Por lo tanto, no hay refrigeradores y sin energía adicional para la producción de frío son necesarios. Libre de las aplicaciones de refrigeración están en función de la tecnología de re-enfriamiento aplicado y de las condiciones climáticas y se aplican principalmente durante la temporada de invierno.
  • Re-enfriamiento: La energía térmica que se transfiere desde el ciclo de refrigeración para el refrigerador y necesita la entrada de energía eléctrica o térmica que se volvió a enfriar. En general, los siguientes sistemas de refrigeración están disponibles:
    • Refrigeración por agua del río
    • Torres de enfriamiento en seco
    • Torres de refrigeración húmedas
    • Torres de refrigeración híbridas

La selección de la tecnología de re-enfriamiento depende de las limitaciones del sitio, tales como el clima, la disponibilidad de agua de refrigeración y el espacio requerido. La demanda de re-enfriamiento de adsorción y absorción enfriadores es significativamente más alta que la de los enfriadores de compresión y tiene que ser considerado apropiadamente.

  • Distribución de energía de enfriamiento: La diferencia de temperatura alcanzable entre el alimento y el flujo de retorno de un sistema de refrigeración a distancia es considerablemente menor en comparación con la de los sistemas de calefacción urbana. El aire acondicionado de edificios, que es la aplicación de refrigeración más relevante, requiere temperaturas de alimentación de aproximadamente de 6 a 12 ° C. Por lo tanto, se requiere el caudal en sistemas de refrigeración aumenta distrito y diámetros de tuberías más grandes en comparación con las redes de calefacción urbana. Por otra parte, los costos de inversión y los costos relacionados con la operación aumentan debido al tamaño de la tubería y el aumento de bombeo. La tendencia de la demanda de refrigeración diaria de un sistema de refrigeración de distrito suele mostrar picos de carga más altos a corto plazo. La integración de los tanques de almacenamiento es una opción viable con el fin de proporcionar la energía de enfriamiento necesaria durante tales picos de carga. De esta manera, la capacidad de enfriamiento de los refrigeradores de compresión instalados se puede reducir y la energía de enfriamiento proporcionado por máquinas de absorción se puede aumentar.

El tipo y el diseño de la tecnología de enfriamiento depende en gran medida de las limitaciones particulares del sitio y debe por lo tanto ser ajustada en consecuencia.
Los parámetros más relevantes que influyen en el diseño de una planta de refrigeración centralizada son:

  • Tipo de los consumidores conectados al sistema de enfriamiento distrito: El tipo de los consumidores (aire acondicionado o las aplicaciones de refrigeración de procesos), la demanda de refrigeración y el sistema de enfriamiento interno de cada consumidor determinar la capacidad de refrigeración requerida y la temperatura de alimentación del ciclo de enfriamiento.
  • Enfriamiento tendencia de la demanda: La tasa de carga dependiente del tiempo (diario, semanal, mensual y anual de perfil) influyen en el número de enfriadores instalados y la capacidad de refrigeración de cada enfriadora. La tendencia de la demanda de refrigeración debe ser especialmente considerado para la integración de aplicaciones de free-cooling desde free-cooling sólo es aplicable durante la temporada de invierno.
  • Las fuentes de energía disponibles: Fuentes de calor, como una conexión a un sistema de calefacción urbana o de calor residual permiten la integración de absorción / adsorción enfriadores en el concepto global de la planta.
  • Emplazamiento de la planta y el espacio requerido: El sitio de la planta se definen las opciones de re-enfriamiento disponibles. Si no existe la posibilidad de utilizar agua de río para la re-enfriamiento, espacio suficiente para la instalación de las torres de refrigeración tiene que ser considerada. En general, la distancia a los consumidores de enfriamiento debe ser tan corto como sea posible.

La base para un diseño optimizado de las plantas de refrigeración es una evaluación detallada de potenciales consumidores de calor. Sólo una comparación de las diferentes opciones de plantas teniendo en cuenta la producción de frío, la de volver a enfriar, así como la distribución de la energía de refrigeración con un escenario de referencia, así como un cálculo detallado de los costos y la determinación de los costes de producción de frío basado en las opciones de plantas evaluó a plomo una planta de refrigeración viable técnica y económicamente.

Refrigeración, calor y electricidad combinados

El enfriamiento combinado de calor y electricidad (trigeneración) es una mejora de las tecnologías de cogeneración existentes. La utilización de calor de plantas de cogeneración en enfriadores de absorción aumenta la tasa de utilización de la planta de cogeneración (por ejemplo, basado en el proceso de vapor o el proceso ORC) y la salida de potencia eléctrica, respectivamente. Por otra parte, la aplicación de máquinas de absorción reduce la demanda de energía eléctrica de la producción de frío.
Plantas de trigeneración son especialmente adecuados para los sistemas de refrigeración de distrito y aplicaciones de refrigeración de procesos. La utilización del calor sobre la base de las plantas de cogeneración de biomasa o residuos de calor permite la producción de energía de refrigeración basado en recursos renovables y CO2 neutros.
Plantas de trigeneración son bastante complejos ya que los sistemas para la producción de refrigeración, calefacción y el poder necesitan ser combinadas y ajustado. La base de un diseño optimizado es una evaluación detallada de la demanda de calefacción y refrigeración y sus tendencias diarias, semanales y anuales, así como las temperaturas necesarias para cada proceso.