Modułowe rozwiązania w zakresie zaopatrzenia w energię dla przedsiębiorstw o wysokim zużyciu energii Technologia procesowa zamiast czekania na podłączenie do sieci

Coraz trudniej jest zaspokoić zapotrzebowanie przedsiębiorstw o wysokim zużyciu energii. Nowa koncepcja zaopatrzenia na nowo definiuje wytwarzanie i wykorzystanie energii elektrycznej oraz chłodu. Jak to dokładnie wygląda, pokazuje ten artykuł na przykładzie centrum danych.

Przemysł chemiczny w coraz większym stopniu przechodzi na zasilanie elektryczne. Jednocześnie duże projekty przemysłowe, takie jak budowa centrów danych, dążą do zapewnienia sobie dostaw energii. Platforma zasilająca Sektor 01 EnergyDeck ma na to odpowiedź i dostosowuje dostawy energii do rozbudowy obiektu. Niezbędne moduły instalacji są montowane etapami. Dzięki temu pierwsze obszary mogą już funkcjonować, podczas gdy kolejne są w trakcie realizacji. Ciepło procesowe wykorzystywane w procesach produkcyjnych pochodzi z systemów chłodniczych, a regionalne źródła biometanu uzupełniają zaopatrzenie w paliwo. Nawet po podłączeniu do sieci instalacja pozostaje w użyciu jako element systemu zaopatrzenia zakładu.

Partnerstwo energetyczne zaczyna się na gospodarstwie

Biogaz jest wytwarzany również w nocy i można go przetwarzać na biometan. Dzięki doświadczeniu w dziedzinie recyklingu i logistyki kierownictwo projektu dysponuje kontaktami z około 3 000 zakładów produkujących biogaz oraz kilkoma oczyszczalniami ścieków.

Długoterminowe umowy odbioru zapewniają sprzedaż po wygaśnięciu taryf EEG oraz gwarantują centrom danych dostęp do regulowanej energii odnawialnej. Już w trakcie budowy w umowach ustala się ilości, parametry jakościowe gazu, ceny, okresy obowiązywania oraz termin rozpoczęcia dostaw.

Model rolniczy: tam – woda, z powrotem – gaz

Klastry gromadzą surowy biogaz za pomocą rurociągów zbiorczych. Na potrzeby publicznej sieci gazowej jest on przetwarzany na biometan. W przypadku bezpośredniego dostarczania surowego gazu proces oczyszczania zależy od poszczególnych agregatów. Alternatywnie zakłady dostarczają sprężony biometan w modułach transportowych, napełnianych na terenie gospodarstwa lub w klastrze.

Kondensat procesowy jest uzdatniany w dwóch etapach w celu wykorzystania. Po zaspokojeniu własnego zapotrzebowania, w tym na chłodzenie powrotne, odpowiednie nadwyżki są wykorzystywane w rolnictwie i leśnictwie, a także jako rezerwa wody gaśniczej.

Woda trafia do zakładów, a biometan wraca: w oddzielnych zbiornikach i modułach do transportu gazu, umieszczonych na odpowiednich systemach nośnych dla kontenerów rolkowych i kontenerów zgodnych z normą ISO. Klient lokalny pokrywa koszty części pochodzącej ze źródeł odnawialnych. Producenci również na tym zyskują. Długoterminowa sprzedaż wzmacnia gospodarstwa rolne i regionalne miejsca pracy.

Ilości pochodzące spoza regionu są dostarczane przez sieć gazową. Umowy i bilans masowy zapewniają przypisanie, a rejestr biogazu prowadzony przez dena dokumentuje ilości i właściwości. Nabisy oraz baza danych Unii uzupełniają certyfikaty zrównoważonego rozwoju w zależności od sposobu wykorzystania. Certyfikaty pochodzenia dokumentują energię elektryczną ze źródeł odnawialnych.

Wspólne wykorzystanie energii elektrycznej, chłodu i CO₂

System łączy lokalną produkcję energii elektrycznej z odzyskiem ciepła, zaopatrzeniem w chłód oraz przetwarzaniem CO₂. Ciepło procesowe nadające się do wykorzystania napędza chłodziarki absorpcyjne, zmniejszając w ten sposób zapotrzebowanie na energię elektryczną do chłodzenia elektrycznego. Odzysk CO₂ jest dostosowany do składu danego gazu procesowego. Uzyskany CO₂ jest oczyszczany zgodnie z wymaganiami docelowych odbiorców oraz przygotowywany do magazynowania i transportu.

Konkretna konstrukcja instalacji zależy od zapotrzebowania na moc, dostępności paliwa oraz warunków panujących w miejscu instalacji. W tym celu producent i integrator instalacji dostosowują do siebie temperatury, ciśnienia, przepływy materiałów oraz system sterowania.

Sześć ścieżek energetycznych. Jedna sterownia.

EnergyDeck łączy energię z sieci wysokiego lub średniego napięcia, energię wiatrową, fotowoltaiczną, biometan, gaz ziemny jako rozwiązanie przejściowe oraz wodór. Umowy na dostawy energii odnawialnej uzupełniają regulowaną bioenergię wytwarzaną na miejscu.

Własne moduły elektrolityczne wytwarzają wodór, na przykład systemy odwracalne firmy Reverion. Podłączenie do przebudowanych odcinków sieci OPAL i JAGAL między Lubminem a Bobbau pozostaje opcją służącą do wyrównywania bilansu i wykorzystania nadwyżek.

Centrum sterowania koordynuje zakupy, produkcję, magazynowanie i zużycie w oparciu o cenę, dostępność i limity bezpieczeństwa. Magazyny tlenu i magazyny energii elektrycznej uzupełniają dostawy.

Wiatr i słońce dostarczają energię w zależności od podaży. Biometan dostarcza energię zgodnie z zapotrzebowaniem. Ekologiczna energia elektryczna, również w nocy, potwierdzona dokumentacją dotyczącą ilości i pochodzenia.

Rozwijać się wraz z firmą i ograniczać odsetki od kredytu budowlanego

Moc elektryczna komórki wzrasta z 50 do maksymalnie 300 MW. Następnie pojawia się kolejna. W przypadku komórki referencyjnej o mocy 100 MW przewiduje się opłatę lokalizacyjną w wysokości do 75 MW. Dla infrastruktury IT pozostaje moc po odliczeniu zapotrzebowania infrastrukturalnego.

Zaopatrzenie w energię i centrum danych rozwijają się wspólnie. Inwestycje i wykorzystanie kredytu w poszczególnych etapach budowy ograniczają rezerwy sfinansowane z środków własnych oraz odsetki od kredytu budowlanego. Gotowe do użytku, wynajęte powierzchnie już generują przychody. Nadwyżki mogą współfinansować rozbudowę i zmniejszyć dodatkowe zapotrzebowanie na kredyt.

30 MW mocy chłodniczej dla większej mocy obliczeniowej

Ciepło technologiczne o temperaturze powyżej 90 °C napędza absorpcyjne instalacje chłodnicze: do 30 MW mocy chłodniczej w oddzielnym obiegu, przy temperaturze zasilania wynoszącej około 6–9 °C.

Przy współczynniku COP wynoszącym 5,5 dla instalacji porównawczej 30 MW mocy chłodniczej odpowiada teoretycznie około 5,5 MW poboru mocy elektrycznej: 43,6 mln kilowatogodzin przy 8 000 godzinach pracy. Po odliczeniu zużycia energii przez urządzenia pomocnicze, w tym chłodzenie powrotne, przy odpowiednim doborze systemu oszczędność energii stwarza możliwość zainstalowania dodatkowych serwerów.

Energia i gazy przemysłowe jako źródło przychodów

Prąd, chłodzenie oraz przetworzony CO₂ generują przychody. Klient lokalny pokrywa koszty dostaw wraz z zakupem energii.

Azot pochodzący z rozkładu powietrza jest wykorzystywany w syntezie amoniaku. Nadwyżki nadające się do sprzedaży trafiają do odbiorców przemysłowych. Uzupełniające pozyskiwanie argonu poszerza ofertę. Tlen pochodzący z rozkładu powietrza i elektrolizy służy przede wszystkim do wytwarzania energii metodą oxyfuel.

Elektroliza dostarcza wodór do syntezy. Opcjonalne moduły są zaprojektowane do produkcji około 25 ton e-metanolu dziennie z CO₂ i wodoru lub, alternatywnie, 28 ton amoniaku z azotu i wodoru. Ilości te nie są sumowane. Kolejny etap produkcji polega na połączeniu amoniaku i CO₂ w celu uzyskania mocznika.

Konstrukcja modułowa. Bezpieczna eksploatacja.

Kontenery o długości 40 stóp wraz z wstępnie zmontowanymi płozami stoją na platformie, którą można zdemontować, wykonanej z geotekstylia, tłucznia i płyt do dużych obciążeń. Dodatkowe fundamenty są dostosowane do podłoża, obciążeń i wymagań dotyczących ochrony.

Bloki betonowe w formacie XXL oddzielają elektrownię, instalacje chłodnicze, wodne i chemiczne, a uzupełnieniem są rozwiązania w zakresie ochrony przeciwpożarowej i zabezpieczeń. Cysterny i kontenery z gazem korzystają z oddzielnych dojazdów i punktów przekazania na zewnętrznej granicy, poza chronionym obszarem IT.

Kamerami, czujnikami termowizyjnymi i dronami monitoruje się celę. Funkcje bezpieczeństwa są oddzielone od zarządzania operacyjnego.

Połączenie technologii producenta z całą instalacją

Projekt EnergyDeck znajduje się w fazie opracowywania. Pozyskiwane są moduły renomowanych producentów wraz z protokołami z badań i certyfikatami wydajności, a także niezbędnymi oznaczeniami CE i dokumentami potwierdzającymi zgodność. Dokumentacja projektowa zawiera planowanie systemu.

Już na etapie zamawiania modułów firma Sektor 01 angażuje TÜV do współpracy w trakcie realizacji projektu. Integrator instalacji zajmuje się montażem rurociągów, okablowaniem elektrycznym oraz integracją systemu sterowania. Producent, integrator i jednostka certyfikująca uzgadniają na wczesnym etapie wymagania dotyczące interfejsów. Na koniec sprawdzane jest bezpieczne współdziałanie modułów jako całościowej instalacji.

Sektor 01 dąży do utworzenia „laboratorium w warunkach rzeczywistych” zgodnie z art. 33 ustawy Net Zero Industry Act, aby już na wczesnym etapie nawiązać współpracę z organami administracji. Kolejnymi krokami byłyby wykorzystanie ustawy o przyspieszeniu rozwoju technologii wodorowych w zakresie elektrolizy oraz uruchomienie produkcji modułów we współpracy z producentami w ramach NZIA.

Sektor 01 wnosi koncepcję rozwoju i zaopatrzenia oraz poszukuje partnera dysponującego rozbudowaną siecią kontaktów w branży centrów danych i w przemyśle. Wspólnie poszukujemy lokalizacji i klientów.