Optimizar el almacenamiento de energía en las redes de calor con biomasa
Los depósitos de almacenamiento de calor representan una solución efectiva para la gestión de la demanda variable en sistemas de calefacción centralizada basados en biomasa. Su versatilidad y capacidad para optimizar la eficiencia térmica los convierten en una pieza esencial en grandes instalaciones como las redes urbanas de calor.
URPE, diseñador y fabricante de depósitos de almacenamiento de agua caliente para redes de calor y empresa asociada a AVEBIOM, explica con detalle cómo estos depósitos, conocidos desde hace tiempo, se perfilan como una pieza clave para mejorar la eficiencia y la capacidad de respuesta de las instalaciones.
El Plan REPowerEU considera necesario desplegar sistemas de almacenamiento de energía por su importancia para gestionar la variabilidad entre la demanda y la oferta y para garantizar la seguridad del suministro en el sistema energético. Estos sistemas facilitan la integración de la generación de energía renovable y/o residual, aprovisionando y conservando dicha energía para utilizarla cuando sea necesario.
La Orden TED/807/2023 de 17 de julio aprueba las bases reguladoras para la concesión de ayudas a proyectos innovadores de almacenamiento energético en el marco del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia -financiado por la Unión Europea- NextGenerationEU.
Gestión eficaz de la demanda variable de calor en edificaciones y redes de calor
Supongamos un escenario: un hotel en una región costera, donde la ocupación de habitaciones fluctúa según las estaciones. Esto da lugar a una variabilidad en la demanda de agua caliente sanitaria (ACS) para duchas y otros usos.
Plantear un sistema de producción de ACS para satisfacer esta demanda variable puede ser un reto: diseñar para una demanda baja podría resultar en dificultades para atender la demanda en períodos de alta ocupación. Por otro lado, diseñar para una demanda alta podría generar problemas de ineficiencia y sobrecostos durante los momentos de menor demanda.
Una solución es fraccionar la capacidad de producción en múltiples calderas y almacenar el ACS en depósitos durante los períodos de menor consumo, liberándolo en las horas de mayor demanda. Esta estrategia es aplicable también en redes de calor.
En el caso de este hotel, el agua caliente de calefacción se almacena a aproximadamente 60°C durante períodos de baja demanda y se libera durante las horas de mayor consumo. El objetivo es mantener la caldera funcionando a su máxima eficiencia, maximizando así el rendimiento del sistema.
En el caso de redes de calor, los depósitos de almacenamiento de calor son recipientes “inteligentes”, metálicos, atmosféricos y construidos de acuerdo a la norma EN14015. Incorporan una conexión superior y otra inferior y, en su interior, se encuentran dispuestos una serie de difusores.
El agua caliente, proveniente de las calderas, ingresa a través de la conexión superior, donde su velocidad se reduce a un valor de número de Reynolds inferior a 2000 gracias a los difusores. De esta manera, el agua se almacena en el depósito de manera estratificada, formando capas de temperatura sin mezclarse con el agua ya existente. Posteriormente, el agua fluye hacia fuera a través de la conexión inferior tras pasar por el difusor de salida
Los depósitos generalmente se construyen in situ para lo que se requiere el uso de grúas elevadoras o gatos hidráulicos o incluso una combinación de ambos.
La estructura suele ser cilíndrica y vertical, con una altura mínima de 10 metros y máxima de 16 metros y cubierta en forma de cono. Están fabricados en aceros estructurales como S235JR, que son fáciles de manejar y soldar. La parte cilíndrica se construye mediante chapas conformadas previamente en el taller El aislamiento térmico suele tener 200 mm de espesor y se recubre con chapas de acero lacado, perfilado y en distintos colores.
Un detalle crucial en estos depósitos es la inclusión de sondas de temperatura en la pared vertical, cada metro, para monitorear y gestionar el nivel de “llenado de calor”. Además, la inyección controlada de nitrógeno (N2) en la zona cónica superior del depósito, que nunca se llena de agua, asegura la expansión del circuito de calefacción y y la inertización de depósito y tuberías, al ser el N2 un gas inerte. Una válvula de seguridad evacua el N2 sobrante para mantener en su interior una presión de 15 mbar.
La colocación de depósitos de almacenamiento ofrece varias ventajas. Los depósitos permiten responder de manera eficiente a la demanda variable de calor, evitan la operación a bajo régimen de las calderas y optimizan la eficiencia energética de las instalaciones. La expansión del calor en el depósito y la inyección de nitrógeno garantizan un funcionamiento seguro y flexible.
Los plazos de ejecución de estos depósitos dependen de cada fabricante. Por ejemplo, un depósito de 1800 m3 construido en Pamplona para Districalor se ejecutó en 15 días y se aisló en 10 días.
