18/12/2012
Flexibele koude productie door toepassing van korte termijn koude opslag Dries Vos
Inhoud » Inleiding » Case study: datacenter van Mechelen » Conclusie
18/12/2012 © 2012, VITO NV
2
Inleiding Toelichting » Ontkoppelen van koudeproductie met koudevraag » Koude produceren op zelf gekozen tijdstippen » Koude opslaan in buffers om nadien te gebruiken » Opslagperiode: aantal uren
18/12/2012 © 2012, VITO NV
3
Inleiding Voordeel » Koeling op tijdstip dat elektriciteit het goedkoopst is » Verschil in dag-nachttarief elektriciteit: 20-50 euro/MWh » Koelen op tijdstip dat koelinstallatie het hoogste rendement heeft » Afhankelijk van gebruikte koeltechniek » Free cooling is temperatuursafhankelijk » Koeling met variabele condensordruk is temperatuursafhankelijk » Grenzen tussen gebruik van bepaalde koeltechnieken zijn belangrijk! » Bv: energieverbruik koeling DC: compressiekoeling+free cooling
18/12/2012 © 2012, VITO NV
4
Inleiding Concepten » Concepten » Korte termijn koude opslag in waterbuffer » Makkelijk te implementeren » Groot opslagvolume » Korte termijn koude opslag in een ijsaccumulator » Beperkt opslagvolume » Lage benodigde ijswatertemperatuur » Complexe warmtewisselaar » Aanpassing aan ijswatercircuit » Koude opslag in PCM of TCM zijn niet behandeld » Relatief nieuwe opslagtechnieken
18/12/2012 © 2012, VITO NV
5
Inhoud » Inleiding » Case study: datacenter van Mechelen » Conclusie
18/12/2012 © 2012, VITO NV
6
Beschrijving case study: datacenter van Mechelen Beschrijving datacenter » Datacenter van Mechelen » Datacenter met een indirect koelsysteem » Gebruik van free cooling en compressiekoeling naargelang de buitentemperatuur » Datacenter met een relatief groot energieverbruik » Koudevraag = 365 kW (continu profiel) » Overcapaciteit van de koelinstallatie
18/12/2012 © 2012, VITO NV
7
Beschrijving case study: datacenter van Mechelen Onderzoeksvragen koude opslag in waterbuffer » Wat is de optimale buffergrootte? » Nachttarief voor elektriciteit is 9 uur geldig » Volledige koudevraag van overdag naar de nacht verplaatsen? » Het eerste uur dat verplaatst wordt is het voordeligst » Schaalvoordeel bij grotere buffers
» Is het rendabel om ijswater te koelen onder de nominale temperatuur? » Bv: ijswaterregime veranderen van 18/12 naar 18/6 » Benodigd buffervolume halveert » Investeringskosten dalen » Energiekosten stijgen 18/12/2012 © 2012, VITO NV
8
Beschrijving case study: datacenter van Mechelen Simulatiemodel » »
»
»
Simulatieomgeving: Excel+visual basic+matlab Doel: » Optimale buffergrootte » Optimale ijswaterstockage temperatuur » Rendabiliteit van de investering Opbouw: » Referentie: verbruik koeling zonder korte termijn koude opslag » Alle mogelijk combinaties van buffergrootte en ijswatertemperatuur worden uitgetest Rekening houdend met: » COP van de koelinstallatie in functie van de buitentemperatuur » COP van de koelinstallatie in functie van ijswatertemperatuur » Jaarlijkse kosten en baten » Investeringskosten
18/12/2012 © 2012, VITO NV
9
Beschrijving case study: datacenter van Mechelen Resultaten » Maximale energiebesparing: ±150 MWh » Energieverbruik koeling kan met ± 20% gereduceerd worden » Zeer grote buffervaten » Buffer 200 m³: 80 MWh (+80 MWh) » Buffer 400 m³: 130 MWh (+50 MWh) » Buffer 600 m³: 150 MWh (+20 MWh) » Niet rendabel om te koelen naar zeer lage ijswatertemperaturen
18/12/2012 © 2012, VITO NV
10
Beschrijving case study: datacenter van Mechelen Resultaten » Maximale energiebesparing: ±19.000 euro/jaar » Energiekost koeling kan met ± 35% gereduceerd worden » Zeer grote buffervaten » Buffer 200 m³: 10.000 euro (+10 keuro) » Buffer 400 m³: 16.000 euro (+6 keuro) » Buffer 600 m³: 19.000 euro (+3 keuro) » Rendabel vanaf bepaalde buffergrootte
18/12/2012 © 2012, VITO NV
11
Beschrijving case study: datacenter van Mechelen Resultaten » Investeringskosten » Buffervat » Isolatie » Aansluiting » Expansiemateriaal » Extra waterbehandeling » Pomp » Elektromotor » Transport
18/12/2012 © 2012, VITO NV
12
Beschrijving case study: datacenter van Mechelen Resultaten » Statische terugverdientijd minimaal bij: » Ijswatertemperatuur: 9°C » Buffervat: 350 m³ » Rond de 9 jaar
18/12/2012 © 2012, VITO NV
13
Beschrijving case study: datacenter van Mechelen Analyse van de Resultaten » Maanden in het tussenseizoen zijn het voordeligst » Overschakelen van compressiekoeling naar free cooling tijdens de nacht » De temperatuursgrens free cooling/compressiekoeling is zeer belangrijk
18/12/2012 © 2012, VITO NV
14
Beschrijving case study: datacenter van Mechelen Analyse van de Resultaten » Verschil tussen dag-nachttarief vormt belangrijkste bijdrage » Groter verschil maakt business case interessanter
18/12/2012 © 2012, VITO NV
15
Beschrijving case study: datacenter van Mechelen Koude opslag in een ijsaccumulator » » » » »
IJswater met een temperatuur van -5°C Aanpassing nodig aan ijswatercircuit (glycol toevoegen) Complexe warmtewisselaar Meerverbruik aan elektriciteit Zeer beperkte financiële opbrengsten
18/12/2012 © 2012, VITO NV
16
Beschrijving case study: datacenter van Mechelen Mogelijke Implementatie
18/12/2012 © 2012, VITO NV
17
Inhoud » Inleiding » Case study: datacenter van Mechelen » Conclusie
18/12/2012 © 2012, VITO NV
18
Conclusie » Rendabiliteit van korte termijn koude opslag voor verschillende datacenters van Telenet » Ontkoppeling tussen koudeproductie en koudevraag » Datacenters met indirect koelsysteem » Overgedimensioneerd koelsysteem » Datacenters met enkel compressiekoeling of compressiekoeling+free cooling » » » » » »
Minimale statische terugverdientijd rond de 9 jaar Minimale dynamische terugverdientijd rond de 6,5 jaar Energiebesparing koeling mogelijk tot 20% Financiële energiebesparing koeling mogelijk tot 35% Interessant vanaf bepaalde buffergrootte Ruimte nodig
18/12/2012 © 2012, VITO NV
19
Conclusie »
»
Besluit » Elektriciteitsprijzen zijn zeer belangrijk » Business case interessanter als prijzen de helft hoger liggen » Verschil tussen dagtarief en nachttarief is belangrijk » Gebruikte koeltechniek is belangrijk » Grenzen voor overgang tussen koeltechnieken zijn belangrijk » Business case interessanter indien variabele setpunten voor condensordruk? » Regeling kan nog geoptimaliseerd worden » Telenet: vaste setpunten voor condensordruk en verdamperdruk » Ijswatertemperatuur in functie van buitentemperatuur? Toekomst » Wat levert flexibiliteit op in geval van time of use tarieven? » Buffer volladen met goedkope elektriciteit bij veel wind/zon » Buffer ontladen als elektriciteit zeer duur is » Wat levert peak shaving met behulp van de buffer op? » Bij grote elektriciteitsvraag kan elektriciteitsverbruik datacenter sterk gereduceerd worden 18/12/2012 © 2012, VITO NV
20
Conclusie
VITO Dries Vos Boeretang 200 2400 MOL Tel: +32 14 33.58.28 E-mail:
[email protected]
18/12/2012 © 2012, VITO NV
21
