Suministro energético modular para empresas con un elevado consumo energético Tecnología de procesos en lugar de esperar a la conexión a la red

Cada vez resulta más difícil satisfacer las necesidades energéticas de las empresas con un alto consumo energético. Un nuevo modelo de suministro replantea la generación y el uso de la electricidad y la refrigeración. En este artículo se explica cómo lo hace, tomando como ejemplo un centro de datos.

La industria química está electrificando cada vez más procesos. Al mismo tiempo, los grandes proyectos industriales, como la construcción de centros de datos, quieren garantizar su suministro. La plataforma de suministro Sektor 01 EnergyDeck pretende dar respuesta a esta necesidad y orienta el suministro energético hacia la expansión de las instalaciones. Los módulos de la instalación necesarios se construyen por tramos. De este modo, las primeras zonas ya podrán estar en funcionamiento mientras se construyen las siguientes. El calor residual de los procesos se aprovecha para la refrigeración, y las fuentes regionales de biometano complementan el suministro de combustible. Incluso una vez establecida la conexión a la red, la instalación seguirá siendo útil como parte del suministro del emplazamiento.

La colaboración energética empieza en la granja

El biogás se produce también por la noche y puede transformarse en biometano. Gracias a su experiencia en reciclaje y logística, la dirección del proyecto cuenta con contactos con unas 3.000 plantas de biogás y algunas plantas depuradoras.

Los contratos de compra a largo plazo garantizan las ventas una vez finalizada la retribución prevista en la Ley de Energías Renovables (EEG) y aseguran a los centros de datos un suministro de energía renovable regulable. Ya durante la fase de construcción se establecen contractualmente los volúmenes, la calidad del gas, los precios, la duración de los contratos y la fecha de inicio del suministro.

El modelo del granjero: ida con agua, vuelta con gas

Los clústeres concentran el biogás bruto a través de tuberías colectoras. Para la red pública de gas, se transforma en biometano. En el caso del suministro directo de gas bruto, la depuración depende de los grupos electrógenos. Como alternativa, las explotaciones suministran biometano comprimido en módulos de transporte de gas, que se llenan en la propia explotación o en el clúster.

El condensado de proceso se trata en dos etapas para su aprovechamiento. Una vez cubiertas las necesidades propias, incluido el refrigerado de retorno, los excedentes adecuados se destinan a la agricultura y la silvicultura, así como a servir de reserva de agua para la extinción de incendios.

El agua se transporta a las explotaciones y el biometano vuelve: en contenedores separados y módulos de transporte de gas, sobre sistemas de soporte adecuados para contenedores rodantes y contenedores conformes a la norma ISO. El cliente de la instalación abona la parte correspondiente a la energía renovable. Los productores también obtienen beneficios. Las ventas a largo plazo refuerzan las explotaciones agrícolas y el empleo regional.

Los volúmenes interregionales se suministran a través de la red de gas. Los contratos y el balance de masas garantizan la asignación, mientras que el registro de biogás de la dena documenta los volúmenes y las características. Nabisy y la base de datos de la Unión complementan los certificados de sostenibilidad en función del uso. Los certificados de origen documentan la electricidad renovable.

Aprovechar conjuntamente la electricidad, la refrigeración y el CO₂

El sistema combina la generación local de electricidad con la recuperación de calor, el suministro de frío y el tratamiento de CO₂. El calor de proceso aprovechable acciona las máquinas de refrigeración por absorción, lo que reduce así el consumo eléctrico de la refrigeración eléctrica. La recuperación de CO₂ se adapta a la composición del gas de proceso correspondiente. El CO₂ recuperado se purifica según los requisitos de los destinatarios previstos y se prepara para su almacenamiento y transporte.

El diseño concreto de la instalación depende de las necesidades de potencia, la disponibilidad de combustible y las condiciones del emplazamiento. Para ello, el fabricante y el integrador de la instalación coordinan entre sí las temperaturas, las presiones, los flujos de materia y los sistemas de control.

Seis rutas energéticas. Una sala de control.

EnergyDeck combina la electricidad de la red a alta o media tensión, la energía eólica, la energía fotovoltaica, el biometano, el gas natural como solución transitoria y el hidrógeno. Los contratos de suministro de electricidad renovable complementan la bioenergía regulable en la planta.

Los módulos de electrólisis propios generan hidrógeno, como, por ejemplo, los sistemas reversibles de Reverion. La conexión a los tramos adaptados de OPAL y JAGAL entre Lubmin y Bobbau sigue siendo una opción para el equilibrio y los excedentes.

La sala de control coordina las compras, la generación, el almacenamiento y el consumo en función del precio, la disponibilidad y los límites de seguridad. Los depósitos de oxígeno y los acumuladores eléctricos complementan el suministro.

El viento y el sol suministran energía según la oferta. El biometano suministra energía según la demanda. Electricidad verde, incluso por la noche, acreditada mediante certificados que acreditan las cantidades y el origen.

Acompañar el crecimiento y limitar los intereses de la construcción

Una celda pasa de 50 a hasta 300 MW de potencia eléctrica. A continuación viene la siguiente. La referencia de 100 MW prevé un consumo en el emplazamiento de hasta 75 MW. Para las TI, la potencia disponible es la que queda tras deducir las necesidades de infraestructura.

El suministro energético y el centro de datos crecen al unísono. Las inversiones y las disposiciones de crédito por fase de construcción limitan las reservas prefinanciadas y los intereses de construcción. Las zonas ya operativas y alquiladas generan ingresos desde el primer momento. Los excedentes pueden cofinanciar la ampliación y reducir las necesidades adicionales de crédito.

30 MW de refrigeración para una mayor potencia de cálculo

El calor de proceso a más de 90 °C impulsa los sistemas de refrigeración por absorción: hasta 30 MW de potencia frigorífica en un circuito independiente, por ejemplo, con una temperatura de salida de entre 6 y 9 °C.

Con un COP de 5,5 de la instalación de referencia, 30 MW de potencia frigorífica equivalen, según los cálculos, a unos 5,5 MW de consumo eléctrico: 43,6 millones de kilovatios-hora en 8.000 horas de funcionamiento. Una vez deducidos los consumos auxiliares, incluido el refrigeración de retorno, el ahorro conseguido, si el diseño es adecuado, deja margen para servidores adicionales.

La energía y los gases industriales como fuente de ingresos

La electricidad, la refrigeración y el CO₂ tratado generan ingresos. El cliente de la instalación paga el suministro, incluida la adquisición de energía.

El nitrógeno procedente de la separación del aire se utiliza para la síntesis de amoníaco. Los excedentes comercializables se destinan a clientes industriales. La producción complementaria de argón amplía la oferta. El oxígeno procedente de la separación del aire y de la electrólisis se destina principalmente a la generación de energía mediante el proceso «oxyfuel».

La electrólisis proporciona hidrógeno para la síntesis. Los módulos opcionales están diseñados para producir unas 25 toneladas diarias de e-metanol a partir de CO₂ e hidrógeno o, alternativamente, 28 toneladas de amoníaco a partir de nitrógeno e hidrógeno. Estas cantidades no se suman. En una etapa posterior del proceso, el amoníaco y el CO₂ se combinan para formar urea.

Diseño modular. Funcionamiento protegido.

Los contenedores de 40 pies de longitud y los patines premontados se asientan sobre una plataforma desmontable compuesta por geotextil, grava y losas para cargas pesadas. Los cimientos adicionales se adaptan al terreno, a las cargas y a los requisitos de protección.

Unos bloques de hormigón de gran tamaño (formato XXL) separan las instalaciones de la central eléctrica, la refrigeración, el agua y la química, complementados con medidas de protección contra incendios y contención. Los camiones cisterna y los contenedores de gas utilizan accesos y puntos de trasvase independientes en el perímetro exterior, fuera de la zona protegida de TI.

Las cámaras, los sensores de imagen térmica y los drones vigilan la celda. Las funciones de seguridad permanecen separadas de la gestión operativa.

Integrar la tecnología del fabricante en la instalación completa

EnergyDeck se encuentra en fase de desarrollo del proyecto. Se adquieren módulos de fabricantes consolidados, acompañados de informes de ensayo y certificados de rendimiento, así como de los marcados CE y la documentación de conformidad necesarios. El dossier del proyecto recoge toda la planificación del sistema.

Ya desde el momento del pedido de los módulos, Sektor 01 cuenta con la participación del TÜV a lo largo de todo el proyecto. Un integrador de instalaciones se encarga de las tuberías, el cableado eléctrico y la integración de los sistemas de control. El fabricante, el integrador y el organismo de certificación coordinan las interfaces desde el principio. Por último, se comprueba el funcionamiento seguro de los módulos en su conjunto como instalación completa.

El Sector 01 tiene como objetivo crear un «laboratorio real», de conformidad con el artículo 33 de la Ley de Industria Cero Emisiones (NZIA), para colaborar desde el principio con las autoridades. Otros pasos serían aprovechar la Ley de Impulso al Hidrógeno para la electrólisis y establecer una producción modular con los fabricantes en el marco de la NZIA.

El sector 01 aporta el concepto de desarrollo y suministro y busca un socio con una sólida red de contactos en el ámbito de los centros de datos y en la industria. Juntos buscarán ubicaciones y clientes.