Die Notstromversorgung durch Stromaggregate im Falle eines Stromausfalls ist in kritischen Einrichtungen wie Rechenzentren von entscheidender Bedeutung. Um den hohen Energieverbrauch zu senken, der sich aus dem Betrieb der zugehörigen Hilfssysteme ergibt, die für die Unternehmen Fixkosten darstellen, stellen wir eine innovative Lösung vor, die darauf abzielt, die in diesen Anlagen entstehende Abwärme zu nutzen. HIMOINSA und sein Ingenieurteam haben es geschafft, die Wärmerückgewinnung in den Kern ihrer Energieeffizienzstrategie zu integrieren und damit einen Mehrwert im Sinne der Nachhaltigkeit zu schaffen.

Die Nutzung von Abwärme in Dieselgeneratoren ist eine Möglichkeit, den Energieverbrauch von Hilfsaggregaten in kritischen Anlagen zu optimieren, insbesondere bei ungünstigen Wetterbedingungen wie im Winter. Im Weiteren betrachten wir den Verbrauch der verschiedenen Hilfskomponenten und wie Abwärme zu einer wichtigen Ressource für die Reduzierung des Energiebedarfs werden kann.

Hauptbestandteile des Verbrauchs von Zusatzgeräten

Gesamtverbrauch unter winterlichen Bedingungen

Bei netzunabhängigen Anlagen beläuft sich der Gesamtverbrauch der Zusatzgeräte im Winter auf etwa 75 kWh pro Tag. Dieser hohe Verbrauch stellt eine große Herausforderung dar, da er eine konstante Stromquelle erfordert, auch wenn der Generator zur Versorgung der Hauptverbraucher nicht in Betrieb ist.  

Optimierungsmöglichkeiten durch Wärmerückgewinnung

• Selbstschmiersystem:      

Eine Temperaturregelung durch Abwärme könnte die Häufigkeit oder Dauer von Pumpvorgängen reduzieren und damit den Energieverbrauch senken.      

• Batterieladegeräte:

Erwartete Auswirkungen

PUE UND WÄRMEEMISSIONEN IN RECHENZENTREN

Die PUE-Benchmark (Power Usage Effectiveness - Stromverbrauchseffektivität) ist eine Kennzahl zur Bestimmung der Energieeffizienz eines Rechenzentrums, in dem Wärme als Nebenprodukt des Betriebs entsteht. Server und andere Computergeräte wandeln bei der Datenverarbeitung elektrische Energie in Wärme um. 

Um eine Überhitzung zu vermeiden, verwenden Rechenzentren fortschrittliche Kühlsysteme, die Klimaanlagen, Flüssigkeitskühlung und andere Methoden zur Wärmeableitung umfassen können. In diesem Zusammenhang und unter Effizienzgesichtspunkten ist ein Notstromaggregat als Wärmeverbraucher mit Wärmerückgewinnung von Interesse. 

In einigen Ländern gibt es Vorschriften, die die Rückgewinnung und Wiederverwendung von Abwärme aus Rechenzentren vorschreiben, um die Energieeffizienz und Nachhaltigkeit in diesem Sektor zu fördern.

STROMAGGREGAT-WÄRMETAUSCHER ALS MITTEL ZUR PUE-OPTIMIERUNG

Der PUE-Wert wird ermittelt, indem die Gesamtmenge der in ein Rechenzentrum eingebrachten Energie durch die Energie geteilt wird, die für den Betrieb der darin befindlichen Computerausrüstung verbraucht wird: 

Der PUE-Wert wird als Verhältnis ausgedrückt, wobei sich die Gesamteffizienz verbessert, wenn das Verhältnis gegen 1,0 sinkt: 

Um den Anteil des Stromaggregats am Gesamtstrombedarf der Anlage in einer Notstromaggregat-Anwendung zu verringern, wird für die HGY-Serie zusätzlich zum herkömmlichen Motorvorwärmwiderstand ein Doppelwärmetauscher vorgeschlagen. 

Der erste Kreislauf ist serienmäßig in das Kühlsystem des Stromaggregats integriert, während der zweite Kreislauf an das Flüssigphasen-CPD-Kühlsystem angeschlossen werden muss. Das CPD-Kühlsystem arbeitet als heißer Kreislauf und der Kreislauf des Stromaggregats als kalter Kreislauf. 

ANORDNUNG DES WÄRMETAUSCHERS DES STROMAGGREGATS

WÄRMESTEUERUNGSANLAGE FÜR STROMAGGREGATE

SOLARENERGIE ALS HILFSENERGIEQUELLE

Die Solarenergie als erneuerbare Energiequelle stellt eine nachhaltige Lösung zur Ergänzung des Betriebs von Dieselgeneratoren dar. Diese umweltfreundliche Methode der Stromerzeugung ist nützlich für die Versorgung von Hilfsgeräten in netzfernen Konfigurationen und reduziert die Auswirkungen des konstanten Stromverbrauchs auf den PUE-Wert von Anwendungen, die mit Notstromaggregaten verbunden sind.   

Ihre Umsetzung hängt direkt von der Verfügbarkeit der Sonneneinstrahlung am Standort des DPC ab, so dass die Beurteilung der klimatischen Bedingungen für die Maximierung der Effizienz von entscheidender Bedeutung ist. 

GENERATOR ALS STROMVERBRAUCHER

Wie bereits erwähnt, benötigt der Generator eine konstante Energiezufuhr von 1,89 kWh pro Tag, um die Nebenaggregate einer HGY-Anlage in Betrieb zu halten, zusätzlich zu der Energie, die für den Betrieb des herkömmlichen Motorvorwärmwiderstands benötigt wird. 

Dieser zusätzliche Verbrauch erhöht den Gesamtenergiebedarf, was sich negativ auf den PUE-Wert des DPC auswirkt, und seine Gesamteffizienz beeinträchtigt. 

DIMENSIONIERUNGSKRITERIEN FÜR SOLARANLAGEN  | FALLSTUDIE: MADRID CDP

Die Verfügbarkeit von photovoltaischer Energie ist gegeben durch: 

Dabei ist G(β, α) die Gesamtbestrahlungsstärke bezogen auf eine Neigung β und einen Azimutwinkel α. Sie wird berechnet als die Summe aus: 
1. Diffuse Sonnenstrahlung H (β, α),
2. Direkte Strahlung D (β, α),
3. Beitrag der Strahlungsalbedo AL (β, α)

Durch die Berechnung von G(β, α), optimiert für die Wintersaison als β = Breitengrad des Standorts + 15o und einem Azimutwinkel von 0o, wird eine tägliche Energieverfügbarkeit von 4,86 kWh/m2 geschätzt. Dies erlaubt die Bestimmung der PSH (β, α) (Spitzensonnenstunden): 

In dem untersuchten Fall wird für Madrid eine durchschnittliche Sonnenverfügbarkeit von 4,86 Stunden pro Tag geschätzt. Dieser Wert, der sich aus der Einheitenumrechnung ergibt, wird als Referenz für die Dimensionierung von Photovoltaikanlagen verwendet.    

Der Gesamtwirkungsgrad einer Fotovoltaikanlage mit Speicherkapazität R ist gegeben durch: 

DIMENSIONIERUNGSKRITERIEN FÜR SOLARANLAGEN | FALLSTUDIEN

SCHLUSSFOLGERUNGEN

1. Standort des Systems

2. Sonneneinstrahlung und Umweltbedingungen

3. Grösse und leistung von solarmodulen  

4. Wartung und logistik

Juan Manuel Tobal | Wirtschaftsingenieur bei HIMOINSA - EMEA