Tanque de almacenamiento de agua enfriada en horas valle: cómo las tarifas por uso horario impulsan el ahorro
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Tanque de almacenamiento de agua enfriada fuera de horas pico: cómo las tarifas por tiempo de uso impulsan el ahorro
Un tanque de almacenamiento de agua enfriada fuera de las horas pico permite que una instalación opere los enfriadores a plena capacidad durante la electricidad nocturna barata y cubra el pico de la tarde con frío almacenado. El ahorro proviene de la diferencia entre las tarifas valle y pico, y de reducir la capacidad de enfriadores conectados donde la tarifa lo recompensa. Dimensione el almacenamiento para que la carga finalice antes de que suba la tarifa, y considere el volumen utilizable como del 70 al 90 por ciento de la cifra teórica. El retorno de la inversión depende del diferencial de tarifas, no solo del tamaño del recipiente.
La refrigeración ocupa la mayor porción de una factura eléctrica después de la carga de TI, y es la parte que se puede desplazar. Un enfriador no tiene que funcionar exactamente cuando aparece el calor si el frío se produce antes y se conserva. Esa es la base de un arreglo de centro de datos con batería térmica basado en almacenamiento de agua enfriada, y solo resulta rentable donde la empresa de servicios públicos cobra la energía según la hora del día.
La tarifa decide si el caso existe. Una tarifa comercial plana da pocas razones para almacenar, porque las tres de la mañana y las seis de la tarde cuestan lo mismo. Una tarifa por franjas horarias con una amplia diferencia entre valle y punta convierte el almacenamiento en un arbitraje directo, y donde se aplica un cargo por demanda, la demanda máxima importa más que la energía. En cualquier caso, la respuesta es la misma: producir frío en la ventana barata y dejar que el tanque cargue con la cara. Lo que sigue abarca la lectura de una tarifa, el programa de carga y descarga, un cálculo desarrollado y los límites sobre cuánta carga puede desplazarse.
Leer una tarifa antes de dimensionar cualquier cosa
Tres cargos aparecen en la mayoría de los contratos de suministro, y cada uno reacciona de manera diferente al almacenamiento.
Cargo | Qué mide | Efecto del almacenamiento |
Cargo por energía | kilovatios-hora en cada período | Disminuye si la carga se desplaza a la ventana de valle |
Cargo por demanda | Kilovatio sostenido más alto en un intervalo de facturación | Disminuye si el pico del enfriador se recorta mediante el almacenamiento |
Cargo reactivo o por factor de potencia | kVA o factor de potencia en el pico | No se ve afectado por el almacenamiento de enfriamiento |
Una ventana de valle suele ser durante la noche y los fines de semana; el pico normalmente abarca el final de la tarde en verano. La diferencia es lo que paga el tanque, y debe provenir del acuerdo de suministro en lugar de un promedio publicado. Una cláusula de trinquete puede facturar una demanda de reserva a una fracción del pico mensual más alto, lo que cambia el valor del recorte, y algunas tarifas aplican la tarifa más alta solo en días seleccionados, por lo que un análisis de semana de verano es más seguro que un promedio anual.
Construcción del programa de carga y descarga
El patrón de operación es el mismo en todas partes, solo cambian los números.
1. Ventana de carga. Los enfriadores funcionan a plena carga o cerca de ella mientras la tarifa es baja, produciendo agua enfriada a 5-7 °C hacia el almacén. La producción de la planta supera la carga porque parte de ella se destina a la masa térmica.
2. Fase de almacenamiento. Después de que se cierra la ventana barata, los enfriadores reducen su potencia o se detienen; las pérdidas en reposo durante unas pocas horas son una fracción de grado.
3. Fase de descarga. El frío se extrae hacia la carga, la temperatura de retorno sube a 12 °C o más, y el almacén alimenta la sala hasta alcanzar su nivel residual.
4. Recarga. La siguiente ventana valle recarga el almacén antes del pico, lo que establece el requisito de carga diario.
Dos números determinan el dimensionamiento. La energía utilizable es de aproximadamente 1,163 kWh por metro cúbico por kelvin, por lo que un dT más amplio de 6 °C a 13 °C almacena más frío que un circuito más ajustado sin un recipiente más grande. La capacidad utilizable es solo del 70 al 90 por ciento de la cifra teórica una vez que se contabilizan la estratificación y la mezcla del difusor.
Un cálculo de ahorro desarrollado
Tome una carga de enfriamiento promedio de 2.000 kW, una tarifa valle de 40 y una tarifa pico de 120 unidades monetarias por megavatio-hora, con un cargo por demanda sobre el kilovatio más alto en 15 minutos.
Período | Horas | Acción de la planta | Banda tarifaria |
Valle, 23:00 a 07:00 | 8 | Enfriadoras a plena potencia, almacenamiento cargando | Baja |
Transición matutina | 4 | Enfriadoras en seguimiento de carga | Media |
Pico, 11:00 a 17:00 | 6 | Enfriadoras apagadas o reducidas, almacenamiento descargando | Alta |
Transición vespertina | 5 | La planta invierte de almacenamiento a carga | Media |
5. La energía de enfriamiento diaria es de 2.000 kW durante 23 horas, o 46.000 kWh.
6. Cargar parte de eso en el almacenamiento durante el valle añade aproximadamente de 3.500 a 4.500 kWh de entrada eléctrica, dependiendo de la eficiencia del enfriador.
7. El volumen desplazado se mueve de la tarifa pico a la tarifa valle. Con una diferencia de 80 unidades por megavatio-hora, 10.000 kWh desplazados ahorran 800 unidades por día.
8. Si el almacenamiento recorta el pico de la planta en 400 kW, el cargo por demanda se reduce en esa cantidad durante el mes, a menudo comparable al ahorro de energía.
9. El volumen requerido para 10.000 kWh con un dT útil de 7 K y una fracción útil de 0,8 es 10.000 / (1,163 x 7 x 0,8) = 1.529 m3.
Esas cifras diarias se acumulan a lo largo de un año, y el mismo cálculo en una semana de verano da el número para mostrar a un comité de finanzas. El resultado sigue la diferencia de tarifas y las horas pico, no el costo del tanque.
Qué limita un tanque de almacenamiento de agua enfriada fuera de las horas pico
Los cambios de almacenamiento modifican el tamaño de la planta en lugar de eliminarla, y se aplican cinco límites.
10. Espacio y carga estructural. Un almacén de ese tamaño ocupa una huella varias veces su contenido de agua una vez que se incluyen el aislamiento, el acceso y la carga de la losa.
11. Horas de funcionamiento del enfriador. La operación continua durante la noche acorta el intervalo entre revisiones.
12. Eficiencia a carga parcial. Una planta dimensionada para una gran variación diaria pasa parte de su tiempo a baja carga, por lo que la reducción del pico no es gratuita.
13. Duración de la ventana de carga. El llenado debe terminar antes de que aumente la tarifa; si la ventana es más corta que el tiempo de llenado, el caso no se cierra.
14. Reserva por fallo. Un tanque utilizado solo para el desplazamiento tarifario no tiene frío restante cuando un enfriador se avería, por lo que la mayoría de los diseños mantienen una capa residual para ese caso.
Ese último punto suele ser el objeto de negociación: un tanque dimensionado puramente para la tarifa puede ser más pequeño que uno que también cubre un fallo del enfriador.
Especificación técnica
Artículo | Valor u opción típicos | Nota |
dT utilizable | 6 a 13 °C, o 5 a 7 °C en un circuito más ajustado | Un dT mayor reduce el volumen requerido |
Fracción utilizable | 70 a 90 por ciento | Tiene en cuenta la estratificación y la mezcla |
Punto de consigna de carga | Agua enfriada 5 a 7 °C | Coincide con la producción normal de la planta |
Aislamiento | Lana mineral con revestimiento de aluminio o acero coloreado | Limita las pérdidas en reposo durante el almacenamiento |
Clase de presión del tanque | Atmosférico o presurizado | Establece el espesor de pared y el diseño de la boquilla |
Caso de proyecto
Aunque nuestros proyectos de referencia entregados en el sector de agua y aguas residuales incluyen grandes almacenamientos de agua potable, el alcance de TES para centros de datos está diseñado con los mismos estándares. Una referencia relevante es una instalación de agua potable en Namibia.
Elemento | Detalle |
Proyecto | Namibia — almacenamiento de agua potable |
Producto | 01 GFS, tanque atornillado de vidrio fundido a acero |
Capacidad | 44.900 m3 en total repartidos en 4 tanques |
Dimensiones | phi 41,26 m x 8,4 m, 4 unidades |
Finalización | 2022-09 |
Ese tipo de recipiente proporciona el área de planta y la geometría de la capa fría que necesita un almacén térmico, donde un tanque de almacenamiento de agua enfriada fuera de las horas pico conserva el frío durante la mayor parte de su vida útil en lugar de moverlo.
Capacidad de ingeniería de Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) ha diseñado y fabricado tanques de almacenamiento atornillados desde 2008. Como el primer fabricante de tanques de vidrio fundido al acero (GFS) en China, la empresa posee cerca de 200 patentes relacionadas con el esmalte, produce aproximadamente 300.000 placas de acero recubiertas de esmalte al año, ha completado más de 30.000 proyectos instalados y suministra sus tanques a más de 100 países. La nueva base de producción de 150.000 m² se añadió para aumentar la capacidad de producción, y se suministran tanques individuales de hasta 60.000 m³. La fabricación opera bajo ISO 9001 e ISO 45001, con certificación de producto que incluye NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI y EUROCODE, y el diseño referenciado a AWWA D103-09, AWWA C550 y NFPA donde la aplicación lo requiera.
Capacidad de la ventana de carga
· La carga fuera de las horas pico solo compensa si la diferencia tarifaria es lo suficientemente grande como para cubrir el tiempo de funcionamiento adicional del enfriador y la pérdida permanente, por lo que el volumen del tanque se deriva tanto de la forma de la tarifa como de la carga de enfriamiento.
· Un almacenamiento más grande permite que el enfriador funcione a plena capacidad durante la ventana barata en lugar de ciclar, que es el patrón de operación que produce el ahorro.
· Nuestra envolvente de capacidad de tanques individuales de hasta 60.000 m³, y entregas como el esquema de Namibia de 44.900 m³, es el margen para cargar un turno completo de una sola vez.
Preguntas frecuentes
P1: ¿Vale la pena construir almacenamiento con una tarifa plana?
A1: Rara vez solo por los cargos de energía. El caso normalmente necesita un cargo por demanda o un pico que pueda recortarse, así que lea el acuerdo de suministro antes de la tarifa unitaria principal.
Q2: ¿Cuántas horas de almacenamiento son típicas?
A2: De dos a ocho horas de carga de enfriamiento completa es el rango común. La cifra se deriva de la duración del pico y de cuánto del pico deja la planta al almacenamiento.
Q3: ¿El tanque reduce el tamaño de enfriador necesario?
A3: Puede hacerlo, donde la demanda se mide por instalación y la ventana de carga lo respalda. Donde la demanda se factura en todo el sitio, el enfriador aún puede necesitar capacidad completa.
P4: ¿Qué sucede con la eficiencia cuando los enfriadores funcionan durante la noche?
A4: Los enfriadores a plena carga constante son eficientes, pero las horas de carga parcial y la energía de bombeo deben incluirse en el cálculo, o el ahorro se sobreestima.
Q5: ¿Puede un solo tanque servir para el desplazamiento tarifario y la reserva por fallo?
A5: Sí. La mayoría de los diseños mantienen una capa residual por encima de la alarma de nivel bajo para un disparo del enfriador y llenan el resto según el horario tarifario.
Q6: ¿Cuánto tiempo mantiene el frío un almacenamiento sin uso?
A6: Con aislamiento de lana mineral y revestimiento intacto, un almacenamiento en reposo pierde una fracción de grado por hora, lo que hace práctico un ciclo diario.
Un tanque de almacenamiento de agua enfriada en horas valle se amortiza por sí solo donde la diferencia entre los precios valle y punta es amplia, y se amortiza más rápido cuando un cargo por demanda recompensa un pico de planta más bajo. El método es breve: desplazar la energía hacia la ventana barata, dimensionar el volumen a partir del dT utilizable y la reducción por estratificación, y confirmar que la carga finaliza antes de que cambie la tarifa. Vuelve a calcular los números según la temporada, porque el diferencial se desplaza entre el invierno y el verano. El resultado que vale la pena llevar a una reunión de diseño son tres cifras: metros cúbicos requeridos, horas de desplazamiento que respalda la estructura tarifaria y el ahorro anual a los precios actuales.
Hable con un ingeniero
Envíe su horario tarifario con las ventanas de valle, llano y punta, su curva de carga de refrigeración y si se aplica un cargo por demanda. Le devolveremos el volumen requerido, las horas de desplazamiento, el cálculo del ahorro anual y una especificación dimensionada para la ventana de carga.
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