Proyecto RELaTED, redes de calor urbanas de ultra baja temperatura

16/05/2023

RELaTED es un proyecto de investigación financiado por la Unión Europea que propone un sistema de calefacción urbana más eficiente, capaz de distribuir calor a baja temperatura y reaprovechar sus excedentes.

El proyecto RELaTED nació con la idea de desarrollar un concepto robusto de ultra baja temperatura, que permite la incorporación de fuentes de calor de baja temperatura con restricciones mínimas. El proyecto ha diseñado una solución que puede allanar el camino para ampliar y modernizar las redes de calor existentes, así como para introducir y establecer calefacción urbana en los mercados emergentes de la UE. El enfoque de RELaTED ha seguido la estrategia de las redes eléctricas inteligentes, en las que se descentraliza la generación de energía y los consumidores evolucionan a prosumidores.

Teniendo en cuenta las complejidades y particularidades de cada calefacción urbana (DH), el concepto RELaTED se ha implementado en cuatro redes de DH diferentes que cubren condiciones climáticas, tradiciones de construcción, densidad urbana, esquemas de distrito preexistentes, propiedad y esquemas de contratos de servicios energéticos extremadamente diferentes: Belgrado (Serbia), Vinge (Dinamarca), Tartu (Estonia) e Iurreta (España).

El concepto RELaTED se ha implementado en Belgrado (Serbia), Vinge (Dinamarca), Tartu (Estonia) e Iurreta (España).

Estos cuatro proyectos han sido capaces de demostrar la viabilidad técnica y económica de la solución de ultrabaja temperatura desarrollada por el proyecto RELaTED (ULT DH).

El proyecto ha demostrado que el concepto ULT DH puede permitir ahorros de energía final en el rango de 570 MWh/año. El impacto de todas las intervenciones en RELaTED ha dado como resultado un ahorro económico de alrededor de 7,5 millones de euros.

Demostrador de Belgrado (Serbia)

La ciudad de Belgrado cuenta con el servicio de calefacción urbana operado por Beoelektrane. Esta red comprende 750 km y entrega 3.500 GWh a aproximadamente el 50% de la ciudad. Dentro de RELaTED, Beoelek ha implementado una conversión a baja temperatura de una subred que comprende varios hogares y edificios de apartamentos con niveles de aislamiento modernos. En esta conversión se han alcanzado niveles de temperatura de red de entre 50 y 55 °C. También se ha llevado a cabo la conexión de una gran planta de producción de calor solar así como la planificación, licitación y construcción de una planta de cogeneración de 10 MW de potencia eléctrica con una potencia calorífica estimada de 64.000 MWt/año. La actuación ha incluido la promoción de nuevas tecnologías desarrolladas por clientes y socios conectados a la red DH de Belgrado.

Demostrador de Vinge (Dinamarca)

En cuanto a Dinamarca, los impulsores 3FS, DHRHP, BILTST y DHW se probaron en dos casas Energy Flex en condiciones de contorno realistas, conectados a la red de DH que da servicio a las dos viviendas (una está habitada). También se estudiaron esquemas de flexibilidad en relación con las señales de precio y los niveles de temperatura de flujo de DH. Los resultados mostraron la viabilidad de estas tecnologías.

En Dinamarca, los impulsores 3FS, DHRHP, BILTST y DHW se probaron en dos casas Energy Flex.

Demostrador de Tartu (Estonia)

Tartu cuenta con un sistema de calefacción de distrito de propiedad privada y operado por Gren. Anualmente se entregan 500 GWh a más de 1.500 consumidores de la ciudad, el 94% de esta energía se obtiene a partir de biomasa y turba. Los principales consumidores son viviendas colectivas (49%), edificios industriales y comerciales (33%) y viviendas individuales (18%), con 40-60 nuevas conexiones a la red por año.

Dentro de RELaTED se acometió la conversión a baja temperatura de una red con una longitud de 4,6 km compuesta por 54 consumidores que suman 4,3 MW. Se investigaron las limitaciones técnicas de la red de DH y se identificaron escenarios de conversión técnica y económicamente viables asociados. La reducción de temperatura logró ahorros térmicos en el rango de 400 MWh/año. Se llevó a cabo la conexión del exceso de calor de las aplicaciones de refrigeración a la red de DH, con una inyección total de 2,5 GWh en el primer año de funcionamiento, así como la conexión del exceso de calor de las aplicaciones de refrigeración a la red de DH. También se ejecutó un proyecto de réplica con el objetivo de recuperar calor del sistema cerrado de refrigeración de una planta CHP, con un potencial estimado de 1,3 MW de recuperación de calor y 10 GWh/año de calor producido.

Demostrador de Iurreta (España)

El lugar de demostración de Iurreta consiste en un conjunto de edificios propiedad del Gobierno Vasco que acoge parte de los grupos de emergencia, salvamento e intervención rápida de la Ertzaintza. En total, 14 edificios de varias plantas con diferentes características y usos. Las necesidades de calor del complejo se cubren mediante un sistema centralizado de producción de calor con una potencia total instalada de 650 kW, operativo a 80 °C/60 °C, que suministra calefacción a los espacios y agua caliente sanitaria. Además del sistema centralizado, se utilizan varias bombas de calor independientes para atender a un pequeño subconjunto de edificios pequeños. Varios edificios del campus están equipados con sistemas de refrigeración compuestos por enfriadores conectados a sistemas fan-coil.

En el caso español, situado en la localidad vasca de Iurreta, el ahorro económico anual estimado es de 9.000 euros.

Dentro de RELaTED se ejecutó la conversión de la red a ULT. Se adaptaron las temperaturas de operación en la red de distribución principal a 40 °C-45 °C. Los sistemas de distribución en edificios que requieren una temperatura de distribución más alta han sido alimentados por medio de DHRHP para permitir temperaturas de servicio en el rango de 50 °C-55 °C. Se integró el sistema BILTST en muros expuestos al sur y el sistema DHRHPs en edificios equipados con plantas de refrigeración. La actuación incluyó la densificación de la red de DH con la conexión de plantas de climatización actualmente aisladas y se adaptaron las estrategias de control para asegurar el máximo aprovechamiento de la capacidad de BILST y de la bomba de calor.

La utilización de las energías renovables ha aumentado en este caso un 350% y se ha reducido el consumo de gas natural. También se ha reducido el consumo de electricidad porque las nuevas bombas de calor tienen un rendimiento mucho más alto, entre un 50% y un 60%. Las emisiones de CO₂ a la atmósfera se han reducido un 35%. En términos económicos se estima que el ahorro anual rondará los 9.000 euros.