A lo largo de los últimos años, hemos trabajado con datos de contadores de energía del DH de Tartu. Es una magnífica fuente de datos que GREN puso a disposición nuestra en el proyecto RELaTED. Y lo bueno de estos datos es creo que es previsible que esta calidad de información sea cada vez más habitual en los sistemas energéticos. Al menos, el volumen de ventas de los contadores de calor inteligentes no deja de aumentar. Por una parte, porque lo exige la normativa (tanto a nivel industrial como particular), y por otra porque se está extendiendo la buena práctica de incorporar elementos de medida en todos los puntos de consumo principal.
En ocasiones anteriores, he presentado distintos métodos de análisis energético en base a los datos de energía entregada que dan estos equipos. Pero hoy me voy a centrar en criterios de calidad de suministro. Nos acaban de publicar un trabajo en este sentido a mis compañeros Olaia Eguiarte, Antonio Garrido Marijuan y a mí mismo.
En general, un sistema térmico se diseña para térmico se diseña para entregar una determinada potencia, para lo cual se realiza un cálculo energético y un diseño hidráulico. Existen condicionantes tales como temperaturas mínimas (el riesgo de legionela suele jugar un papel en esto) y máximas de suministro, caudales, pérdidas de carga, consumos de bombeo, etc. dónde el ingeniero proyectista debe lucirse para entregar un sistema competitivo.
En general, se suelen emplear factores de sobredimensionamiento que cubran posibles errores de cálculo e instalación, fallas operativas y/o de mantenimiento, así como ineficiencias de la vida real. De esta forma, el usuario final sigue recibiendo un servicio adecuado. En el marco de las redes de calor, dada su extensión y la multitud de agentes que intervienen a lo largo de los años, existen estándares técnicos bien definidos que definen todos estos puntos. En general, se estandarizan los niveles térmicos de impulsión y retorno (ver figura), pérdidas de carga admisibles… así cómo las características de todos los componentes principales.
Todo ello suele dar lugar a sistemas robustos y bastante eficientes, que operan con solvencia incluso ante fallas de mantenimiento y condiciones supervisión subóptimas. Después de todo, no hay supervisor que pueda revisar periódicamente los cientos de miles de equipos en redes tan grandes como las de Paris, Copenhague, Hamburgo, Belgrado, etc. Pero, ¿Y si hubiese un sistema que pudiese realizar una supervisión de todos ellos e indicar cuales necesitan de ciertas correcciones? De hecho, empieza a haber algunos sistemas en este ámbito.
Nosotros empleamos los datos procedentes de GREN para acompañarlos en el proceso de reducción de temperatura de su red en el área de Tarkon, dónde dan servicio a 54 edificios (ver figura).
Al reducir la temperatura de operación, se producen importantes ahorros energéticos. Nuestro balance de energía indica que, una vez corregido por clima, se redujeron las pérdidas de distribución en un 20% (de un 17.8% a un 14.5%), incluso sin intervenciones físicas relevantes. Pero esto se produce limando los coeficientes de seguridad, con el potencial riesgo de que parte de los clientes no obtengan la calidad de servicio requerida. Y es necesario supervisar el proceso. En nuestro caso mediante la explotación de los datos procedentes de los contadores de calor. Nos fijamos en verificar dos puntos básicos:
- Niveles de servicio (temperatura de suministro) adecuados en calefacción y ACS
- Condiciones de operación interna de las subestaciones (temperatura de retorno) que evitasen consumos de bombeo excesivos o que limitasen la entrega de energía a las subestaciones aguas abajo
Para ello desarrollamos un proceso estandarizado (imprescindible para poder tratar tantos puntos de consumo), y estudiamos las temperaturas de impulsión y retorno en período invernal (abajo, izquierda), la estabilidad de la temperatura de suministro en período de verano (abajo, centro), y las pérdidas térmicas desde la impulsión principal hasta la admisión de cada subestación (abajo, derecha).
A lo largo del proceso de reducción de temperatura fuimos capaces de identificar las subestaciones subóptimas para su reparación/modificación, así cómo los ramales con problemas de suministro. Descubrimos que con intervenciones sencillas tales como el reemplazo de válvulas a nivel de subestación y el uso de válvulas termostáticas al final de los ramales de distribución, se obtienen grandes resultados.
En realidad, el número de subestaciones problemáticas no era tan grande. Corrigiendo estas subestaciones, y con la certeza que daba disponer datos fiables sobre las cargas térmicas, temperaturas de suministro…efectivas (no simuladas, estimadas, nominales o de diseño), se pudo reducir la temperatura de suministro sin problemas. Ni quejas de los usuarios.
El trabajo completo está disponible en la siguiente referencia:
Olaia Eguiarte, Antonio Garrido-Marijuan, Roberto Garay-Martinez, Margus Raud, Indrek Hagu, Data-driven assessment for the supervision of District Heating Networks, Energy Reports, Volume 8, Supplement 16, 2022, Pages 34-40, ISSN 2352-4847, https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.10.212