Fornitura energetica modulare per aziende ad alto consumo energetico Tecnologia di processo invece di aspettare l'allacciamento alla rete

È sempre più difficile soddisfare il fabbisogno energetico delle aziende ad alto consumo energetico. Un nuovo modello di approvvigionamento ridefinisce la produzione e l’utilizzo di energia elettrica e di refrigerazione. L’articolo illustra come, prendendo ad esempio un centro dati.

L’industria chimica sta elettrificando sempre più processi. Allo stesso tempo, i grandi progetti industriali, come la realizzazione di centri dati, mirano a garantire il proprio approvvigionamento. La piattaforma di approvvigionamento Sektor 01 EnergyDeck intende fornire una risposta a questa esigenza e orienta l’approvvigionamento energetico verso l’espansione del sito. I moduli impiantistici necessari vengono realizzati per sezioni. In questo modo, le prime aree potranno già essere operative mentre le altre sono ancora in fase di realizzazione. Il calore di processo utilizzabile viene fornito dal sistema di refrigerazione, mentre le fonti regionali di biometano integrano l’approvvigionamento di combustibile. Anche dopo la realizzazione dell’allacciamento alla rete, l’impianto rimane utilizzabile come parte integrante dell’approvvigionamento del sito.

Il partenariato energetico inizia in fattoria

Il biogas viene prodotto anche di notte e può essere trasformato in biometano. Grazie alle attività nel settore del riciclaggio e della logistica, la direzione del progetto vanta contatti con circa 3.000 impianti di biogas e alcuni impianti di depurazione.

Gli acquisti a lungo termine garantiscono lo smercio del gas anche dopo la cessazione della remunerazione prevista dalla legge EEG e assicurano ai centri di calcolo energia rinnovabile regolabile. Già durante la fase di costruzione, i volumi, le qualità del gas, i prezzi, la durata dei contratti e la data di inizio delle forniture vengono fissati contrattualmente.

Il modello contadino: andata con l’acqua, ritorno con il gas

I cluster raccolgono il biogas grezzo tramite condotte di raccolta. Per la rete pubblica del gas, esso viene trasformato in biometano. In caso di fornitura diretta di gas grezzo, la depurazione dipende dagli impianti di produzione. In alternativa, le aziende forniscono biometano compresso in moduli di trasporto del gas, riempiti in azienda o nel cluster.

La condensa di processo viene trattata in due fasi per essere riutilizzata. Una volta soddisfatto il fabbisogno interno, compreso il raffreddamento di ritorno, le eccedenze idonee vengono destinate all’agricoltura e alla silvicoltura, nonché utilizzate come riserva di acqua antincendio.

L'acqua viene trasportata alle aziende agricole, il biometano viene restituito: in contenitori separati e moduli di trasporto del gas su sistemi di supporto adeguati per contenitori scarrabili e container conformi alle norme ISO. Il cliente locale remunera la quota di energia rinnovabile. Anche i produttori ne traggono profitto. Lo smercio a lungo termine rafforza le aziende agricole e l’occupazione regionale.

I volumi interregionali vengono convogliati attraverso la rete del gas. I contratti e il bilancio di massa garantiscono l’attribuzione, mentre il registro del biogas della dena documenta i volumi e le caratteristiche. Nabisy e la banca dati dell’Unione integrano, a seconda dell’utilizzo, le certificazioni di sostenibilità. I certificati di origine attestano l’energia elettrica da fonti rinnovabili.

Utilizzare insieme elettricità, refrigerazione e CO₂

Il sistema combina la produzione locale di energia elettrica con il recupero di calore, la fornitura di freddo e il trattamento della CO₂. Il calore di processo utilizzabile alimenta le macchine frigorifere ad assorbimento, riducendo così il fabbisogno di energia elettrica per il raffreddamento elettrico. Il recupero di CO₂ viene adattato alla composizione del rispettivo gas di processo. La CO₂ recuperata viene purificata in base alle esigenze dei destinatari previsti e preparata per lo stoccaggio e il trasporto.

La configurazione concreta dell'impianto dipende dal fabbisogno di potenza, dalla disponibilità di combustibile e dalle condizioni del sito. A tal fine, il produttore e l'integratore dell'impianto coordinano tra loro temperature, pressioni, flussi di materia e sistemi di controllo.

Sei percorsi energetici. Una sala di controllo.

EnergyDeck integra l'energia elettrica della rete ad alta o media tensione, l'energia eolica, quella fotovoltaica, il biometano, il gas naturale (come soluzione transitoria) e l'idrogeno. I contratti di acquisto di energia rinnovabile integrano la bioenergia regolabile presente nel sito.

I moduli di elettrolisi propri producono idrogeno, come ad esempio i sistemi reversibili di Reverion. Il collegamento alle sezioni adeguate delle reti OPAL e JAGAL tra Lubmin e Bobbau rimane un’opzione per il bilanciamento e la gestione delle eccedenze.

La sala di controllo coordina gli acquisti, la produzione, lo stoccaggio e il consumo in base al prezzo, alla disponibilità e ai limiti di sicurezza. Gli accumulatori di ossigeno e quelli elettrici completano l'approvvigionamento.

Il vento e il sole forniscono energia in base all’offerta. Il biometano fornisce energia in base al fabbisogno. Energia verde, anche di notte, comprovata da certificati relativi a quantità e provenienza.

Crescere insieme e limitare gli interessi sui prestiti edilizi

Una cella passa da 50 a un massimo di 300 MW di potenza elettrica. Segue poi quella successiva. Il valore di riferimento di 100 MW prevede un prelievo in loco fino a 75 MW. Per l’IT, la potenza disponibile è quella residua dopo aver dedotto il fabbisogno infrastrutturale.

L'approvvigionamento energetico e il centro dati crescono di pari passo. Gli investimenti e i prelievi di credito per ciascuna fase di costruzione limitano le riserve prefinanziate e gli interessi passivi. Le aree già operative e affittate generano già entrate. Le eccedenze possono contribuire a finanziare l'ampliamento e ridurre il fabbisogno di credito aggiuntivo.

30 MW di raffreddamento per una maggiore potenza di calcolo

Il calore di processo superiore a 90 °C alimenta gli impianti di refrigerazione ad assorbimento: fino a 30 MW di potenza frigorifera in un circuito separato, ad esempio con una temperatura di mandata compresa tra 6 e 9 °C.

Con un COP pari a 5,5 dell’impianto di riferimento, 30 MW di potenza frigorifera corrispondono, in termini teorici, a circa 5,5 MW di potenza elettrica assorbita: 43,6 milioni di chilowattora con 8.000 ore di funzionamento. Al netto dei consumi ausiliari, compreso il raffreddamento di ritorno, il risparmio ottenuto con un dimensionamento adeguato crea margine per l’aggiunta di ulteriori server.

Energia e gas industriali come fonte di ricavi

L’elettricità, il freddo e la CO₂ trattata generano ricavi. Il cliente della sede paga la fornitura, compreso l’approvvigionamento energetico.

L'azoto ottenuto dalla separazione dell'aria viene utilizzato per la sintesi dell'ammoniaca. Le eccedenze commerciabili vengono vendute a clienti industriali. La produzione complementare di argon amplia l'offerta. L'ossigeno ottenuto dalla separazione dell'aria e dall'elettrolisi viene utilizzato principalmente per la produzione di energia con la tecnologia oxyfuel.

L'elettrolisi fornisce l'idrogeno necessario alla sintesi. I moduli opzionali sono progettati per produrre circa 25 tonnellate al giorno di e-metanolo a partire da CO₂ e idrogeno oppure, in alternativa, 28 tonnellate di ammoniaca a partire da azoto e idrogeno. Le quantità non vengono sommate. Un ulteriore stadio di produzione combina l’ammoniaca e il CO₂ per ottenere urea.

Struttura modulare. Funzionamento protetto.

I container lunghi 40 piedi e gli skid premontati poggiano su una piattaforma smontabile costituita da geotessuto, ghiaia e lastre per carichi pesanti. Le fondamenta aggiuntive vengono realizzate in base al terreno di fondazione, ai carichi e ai requisiti di protezione.

Blocchi di cemento in formato XXL separano la centrale elettrica, l'impianto di refrigerazione, l'impianto idrico e l'impianto chimico, integrati da soluzioni per la protezione antincendio e il contenimento. Le autocisterne e i container per il gas utilizzano vie di accesso e punti di trasferimento separati lungo il perimetro esterno, al di fuori dell'area IT protetta.

Telecamere, sensori termici e droni sorvegliano la cella. Le funzioni di sicurezza rimangono separate dalla gestione operativa.

Integrare la tecnologia del produttore nell'impianto complessivo

EnergyDeck è in fase di sviluppo. Vengono acquistati moduli di produttori affermati, corredati di rapporti di collaudo e certificati di prestazione, nonché delle necessarie marcature CE e della documentazione di conformità. Il dossier di progetto raccoglie la progettazione del sistema.

Già al momento dell’ordine dei moduli, Sektor 01 coinvolge il TÜV nell’ambito del progetto. Un integratore di impianti si occupa delle tubazioni, dei collegamenti elettrici e dell’integrazione dei sistemi di controllo. Il produttore, l’integratore e l’ente di collaudo concordano tempestivamente le interfacce. Infine, viene verificata la corretta interazione dei moduli come impianto completo.

Il Settore 01 punta a realizzare un "laboratorio reale" ai sensi dell'articolo 33 del Net Zero Industry Act, al fine di avviare fin da subito una collaborazione con le autorità. Ulteriori passi potrebbero essere il ricorso alla legge sull'accelerazione dell'idrogeno per l'elettrolisi e la creazione di una produzione modulare con i produttori nell'ambito del NZIA.

Il Settore 01 presenta il proprio progetto di sviluppo e il piano di approvvigionamento e cerca un partner con una solida rete di contatti nel settore dei centri di calcolo e nell'industria. Insieme si cercheranno sedi e clienti.