Flexibele koude productie door toepassing van korte termijn koude opslag

Transcriptie

1 18/12/2012 Flexibele koude productie door toepassing van korte termijn koude opslag Dries Vos

2 Inhoud» Inleiding» Case study: datacenter van» Conclusie 18/12/2012 2

3 Inleiding Toelichting» Ontkoppelen van koudeproductie met koudevraag» Koude produceren op zelf gekozen tijdstippen» Koude opslaan in buffers om nadien te gebruiken» Opslagperiode: aantal uren 18/12/2012 3

4 Inleiding Voordeel» Koeling op tijdstip dat elektriciteit het goedkoopst is» Verschil in dag-nachttarief elektriciteit: euro/mwh» Koelen op tijdstip dat koelinstallatie het hoogste rendement heeft» Afhankelijk van gebruikte koeltechniek» Free cooling is temperatuursafhankelijk» Koeling met variabele condensordruk is temperatuursafhankelijk» Grenzen tussen gebruik van bepaalde koeltechnieken zijn belangrijk!» Bv: energieverbruik koeling DC: compressiekoeling+free cooling 18/12/2012 4

5 Inleiding Concepten» Concepten» Korte termijn koude opslag in waterbuffer» Makkelijk te implementeren» Groot opslagvolume» Korte termijn koude opslag in een ijsaccumulator» Beperkt opslagvolume» Lage benodigde ijswatertemperatuur» Complexe warmtewisselaar» Aanpassing aan ijswatercircuit» Koude opslag in PCM of TCM zijn niet behandeld» Relatief nieuwe opslagtechnieken 18/12/2012 5

6 Inhoud» Inleiding» Case study: datacenter van» Conclusie 18/12/2012 6

7 Beschrijving datacenter» Datacenter van» Datacenter met een indirect koelsysteem» Gebruik van free cooling en compressiekoeling naargelang de buitentemperatuur» Datacenter met een relatief groot energieverbruik» Koudevraag = 365 kw (continu profiel)» Overcapaciteit van de koelinstallatie 18/12/2012 7

8 Onderzoeksvragen koude opslag in waterbuffer» Wat is de optimale buffergrootte?» Nachttarief voor elektriciteit is 9 uur geldig» Volledige koudevraag van overdag naar de nacht verplaatsen?» Het eerste uur dat verplaatst wordt is het voordeligst» Schaalvoordeel bij grotere buffers» Is het rendabel om ijswater te koelen onder de nominale temperatuur?» Bv: ijswaterregime veranderen van 18/12 naar 18/6» Benodigd buffervolume halveert» Investeringskosten dalen» Energiekosten stijgen 18/12/2012 8

9 Simulatiemodel» Simulatieomgeving: Excel+visual basic+matlab» Doel:» Optimale buffergrootte» Optimale ijswaterstockage temperatuur» Rendabiliteit van de investering» Opbouw:» Referentie: verbruik koeling zonder korte termijn koude opslag» Alle mogelijk combinaties van buffergrootte en ijswatertemperatuur worden uitgetest» Rekening houdend met:» COP van de koelinstallatie in functie van de buitentemperatuur» COP van de koelinstallatie in functie van ijswatertemperatuur» Jaarlijkse kosten en baten» Investeringskosten 18/12/2012 9

10 Resultaten» Maximale energiebesparing: ±150 MWh» Energieverbruik koeling kan met ± 20% gereduceerd worden» Zeer grote buffervaten» Buffer 200 m³: 80 MWh (+80 MWh)» Buffer 400 m³: 130 MWh (+50 MWh)» Buffer 600 m³: 150 MWh (+20 MWh)» Niet rendabel om te koelen naar zeer lage ijswatertemperaturen 18/12/

11 Resultaten» Maximale energiebesparing: ± euro/jaar» Energiekost koeling kan met ± 35% gereduceerd worden» Zeer grote buffervaten» Buffer 200 m³: euro (+10 keuro)» Buffer 400 m³: euro (+6 keuro)» Buffer 600 m³: euro (+3 keuro)» Rendabel vanaf bepaalde buffergrootte 18/12/

12 Resultaten» Investeringskosten» Buffervat» Isolatie» Aansluiting» Expansiemateriaal» Extra waterbehandeling» Pomp» Elektromotor» Transport 18/12/

13 Resultaten» Statische terugverdientijd minimaal bij:» Ijswatertemperatuur: 9 C» Buffervat: 350 m³» Rond de 9 jaar 18/12/

14 Analyse van de Resultaten» Maanden in het tussenseizoen zijn het voordeligst» Overschakelen van compressiekoeling naar free cooling tijdens de nacht» De temperatuursgrens free cooling/compressiekoeling is zeer belangrijk 18/12/

15 Analyse van de Resultaten» Verschil tussen dag-nachttarief vormt belangrijkste bijdrage» Groter verschil maakt business case interessanter 18/12/

16 Koude opslag in een ijsaccumulator» IJswater met een temperatuur van -5 C» Aanpassing nodig aan ijswatercircuit (glycol toevoegen)» Complexe warmtewisselaar» Meerverbruik aan elektriciteit» Zeer beperkte financiële opbrengsten 18/12/

17 Mogelijke Implementatie 18/12/

18 Inhoud» Inleiding» Case study: datacenter van» Conclusie 18/12/

19 Conclusie» Rendabiliteit van korte termijn koude opslag voor verschillende datacenters van Telenet» Ontkoppeling tussen koudeproductie en koudevraag» Datacenters met indirect koelsysteem» Overgedimensioneerd koelsysteem» Datacenters met enkel compressiekoeling of compressiekoeling+free cooling» Minimale statische terugverdientijd rond de 9 jaar» Minimale dynamische terugverdientijd rond de 6,5 jaar» Energiebesparing koeling mogelijk tot 20%» Financiële energiebesparing koeling mogelijk tot 35%» Interessant vanaf bepaalde buffergrootte» Ruimte nodig 18/12/

20 Conclusie» Besluit» Elektriciteitsprijzen zijn zeer belangrijk» Business case interessanter als prijzen de helft hoger liggen» Verschil tussen dagtarief en nachttarief is belangrijk» Gebruikte koeltechniek is belangrijk» Grenzen voor overgang tussen koeltechnieken zijn belangrijk» Business case interessanter indien variabele setpunten voor condensordruk?» Regeling kan nog geoptimaliseerd worden» Toekomst» Telenet: vaste setpunten voor condensordruk en verdamperdruk» Ijswatertemperatuur in functie van buitentemperatuur?» Wat levert flexibiliteit op in geval van time of use tarieven?» Buffer volladen met goedkope elektriciteit bij veel wind/zon» Buffer ontladen als elektriciteit zeer duur is» Wat levert peak shaving met behulp van de buffer op?» Bij grote elektriciteitsvraag kan elektriciteitsverbruik datacenter sterk gereduceerd worden 18/12/

21 Conclusie VITO Dries Vos Boeretang MOL Tel: /12/