¿Cómo es el sistema de enfriamiento de agua de lago profundo más grande del mundo?

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En lo profundo de la superficie del pintoresco lago Ontario se encuentra la fuente de energía renovable más valiosa de Toronto: agua fría y fría. Dado que el agua es más densa a 39 ° F (4 ° C) y se hunde hasta el fondo, puede convertirse en una fuente estable de agua fría para el enfriamiento del agua de los lagos profundos (DLWC). Un sistema DLWC muy exitoso ahora proporciona temperaturas del aire refrescantes y relajantes a muchos de los hospitales, centros de datos, campus educativos, edificios gubernamentales y edificios comerciales y residenciales de Toronto.

La idea detrás de la tecnología no es tan compleja: en lugar de centrarse en compresores y enfriadores que consumen mucha energía para disipar el calor de los edificios, DLWC utiliza agua del cercano lago Ontario para eliminar el calor. Es un sistema sustentable, con bajas emisiones de carbono y que comparte la energía.

La conexión a la red puede reducir el consumo de agua y los costos operativos, proporcionar costos de energía más predecibles y mejorar la resiliencia de los edificios. los beneficios ambientales también corre profundo; el sistema actualmente desplaza 55 MW de energía al año de la red eléctrica de Toronto.

El resultado del enfriamiento del agua del lago profundo es un menor consumo de energía que otras fuentes y reducciones significativas en el consumo de agua. El sistema es tan exitoso que le ahorra a la ciudad 90.000 megavatios hora de uso de electricidad al año, lo que puede equipararse a la energía necesaria para alimentar una ciudad de 25.000 habitantes. Se espera que el 30% de la superficie de la ciudad esté conectada a calefacción y refrigeración con bajas emisiones de carbono para el año 2050.

Completado en 2004, el sistema DLWC original proporcionó energía a una cantidad limitada de clientes en la ciudad. Sin embargo, el sistema se hizo tan popular que el sistema DLWC de Toronto casi ha alcanzado su capacidad, enfriando más de 100 edificios del centro como el Ayuntamiento, el Scotiabank Arena, el Hospital General de Toronto, varios hoteles y una cervecería.

Enwave posee y opera los sistemas DLWC de Toronto y comparte infraestructura con la empresa de agua de la ciudad de Toronto. La Ciudad y Enwave operan bajo un Acuerdo de transferencia de energía (ETA) que facilita la transferencia de energía de enfriamiento desde la infraestructura de agua potable de la Ciudad al Suministro de Energía del Distrito de Enwave a través de intercambiadores de calor.

La asociación es un elemento esencial de TransformTO, que describe un camino para lograr cero emisiones netas en Toronto. La ruta incluye un conjunto de objetivos y estrategias a largo plazo con bajas emisiones de carbono para reducir las emisiones locales de gases de efecto invernadero y mejorar la salud de la ciudad, hacer crecer su economía y mejorar la equidad social. El 2 de octubre de 2019, el Ayuntamiento votó por unanimidad para declarar una emergencia climática y acelerar los esfuerzos para mitigar y adaptarse al cambio climático, adoptando un objetivo de reducción de emisiones más fuerte de cero neto para 2050 o antes. Las emisiones de GEI en Toronto fueron un 38% más bajas en 2019 que en 1990.

El sistema de enfriamiento del lago de aguas profundas ocupa un lugar destacado en el plan TransformTO, ya que ahorra 90.000 megavatios hora de uso de electricidad al año, aproximadamente lo suficiente para alimentar una ciudad de 25.000 habitantes. El ahorro de energía se trata de 90%y, dado que el agua fría necesaria está disponible durante todo el año, se elimina la necesidad de un enfriamiento adicional.

Es tan popular que la ciudad casi ha alcanzado su capacidad y recientemente se comprometió a una expansión que puede llegar a los $ 100 millones. “Es una gran inversión”, dijo Carlyle Coutinho, presidente de Enwave, al El Correo de Washington, y agregó que “sería un desafío seguir creciendo comercialmente sin aumentar la carga de base”.

Cómo funciona el sistema de enfriamiento de Deepwater Lake

Los sistemas comerciales tradicionales de refrigeración por agua a menudo involucran torres que evaporan el agua como un medio para expulsar el calor. DLWC evita esa evaporación y Enwave estima que el sistema de Toronto ahorra aproximadamente 220 millones de galones de agua al año, lo que equivale a 350 piscinas olímpicas.

¿Cómo aporta el sistema DLWC tantos ahorros de energía a Toronto?

  1. Las tuberías de admisión se extienden 5 kilómetros hasta el lago Ontario.
  2. Las tuberías extraen agua desde una profundidad de 83 metros.
  3. Se bombea agua fría a la Planta de Filtración Island operada por Toronto Water.
    • El agua se mueve a través de estas tuberías usando relativamente poca energía.
    • Estos 3 tubos masivos están situados a unos 800 metros de distancia entre sí.
    • Una cuarta tubería está en etapa de planificación. Una vez instalado, podría agregar hasta un 60% más de capacidad.
  4. El agua fría se trata para su uso como agua potable antes de ser transportada a una estación de bombeo.
  5. Los grandes intercambiadores de calor, en lugar de refrigeradores y acondicionadores de aire que consumen mucha energía, transfieren energía térmica entre dos sistemas.
  6. Los intercambiadores de calor transfieren calor, o frío, entre los circuitos de agua y están ubicados donde esos circuitos de agua se encuentran, en cada sitio del cliente y donde las tuberías de agua del lago se encuentran con las tuberías de la ciudad.
  7. El agua identificada para las necesidades de la ciudad potable se calienta mínimamente.
  8. El agua que se suministra a los edificios del centro para sustituir el aire acondicionado tradicional se enfría.
  9. Una vez que el agua del lago llega a la ciudad, el sistema DLWC funciona a través de una serie de circuitos de agua.
    • Un bucle mueve el agua del lago;
    • Otro circuito mueve el agua dentro del centro de la ciudad; y,
    • Los bucles en cada edificio interactúan con los servicios del sistema.
  10. Una vez que el agua helada ha circulado y enfriado los edificios, Enwave recicla el calor y devuelve el agua caliente a la estación de bombeo para repetir el proceso.

El sistema de refrigeración por agua de Deep Lake no puede funcionar en cualquier lugar

Hay ciertos parámetros que deben establecerse para que el sistema DLWC se adapte bien.

Localización: Las plataformas oceánicas poco profundas e inclinadas no funcionan, ya que el sistema no se puede colocar de manera eficiente.

Demanda: Si bien es atractivo para muchas comunidades, el sistema DLWC debe tener suficientes aplicaciones para justificar un sistema.

Inversión inicial: Cuesta mucho. Sistema de enfriamiento de agua del lago de la Universidad de Cornell costó $ 58,5 millones. Sin embargo, proporciona a la universidad un método de enfriamiento que elimina los equipos de refrigeración y su uso de energía asociado, los impactos en el medio ambiente por el uso de energía y cualquier problema futuro con la nueva generación de refrigerantes que han sido diseñados para reemplazar los CFC. La ciudad de Toronto invirtió $ 170 millones en su proyecto.

Pensamientos finales

Otras formas de aprovechar las aguas profundas se encuentran en etapa de estudio; uno se llama aire acondicionado de agua salada. El aire acondicionado de agua salada (SWAC) utiliza el agua del océano en lugar del agua del lago como refrigerante. La tecnología entra dos partes. Primero, la sal debe disolverse en agua, luego debe regenerarse para que pueda reutilizarse una y otra vez. También hay problemas con este enfoque, ya que a menudo utiliza nitrato de amonio, que se clasifica como un Sustancia peligrosa.

Imagen recuperada de NOAA/fuente abierta

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