DISTRICT COOLING AT MARINA BAY SINGAPORE RAFAEL

DISTRICT COOLING AT MARINA BAY SINGAPORE RAFAEL

DISTRICT COOLING AT MARINA BAY SINGAPORE
RAFAEL VÁZQUEZ MARTÍ
PRESIDENTE ATECYR C. VALENCIANA
1
1- Historia
•
•
•
•
•
1.996-99
2.000-01
2.002-04
2.005-06
2.008-10
INDICE
DISTRICT COOLING AT MARINA BAY SINGAPORE
Master Plan, Túnel de servicios
Joint Venture, District Cooling Act
Marco Regulatorio, Ingeniería,
Primera Planta
Segunda Planta
2- Integración del sistema en los edificios
3- Eficiencia Energética y Reducción de CO2
4- Mejora de la eficiencia y reducción de costes
5- Claves de éxito, Análisis Económico
2
- Estudio de viabilidad del Common Services Tunnel
- 16 ofertas, Japón, USA, Australia, Nieva Zelanda, Canadá,
Suecia, Taiwán, Alemania, Holanda y Checoslovaquia
- Adjudicación a Maunsell Consultans & Nikkei Sekkei
1.996Masterplan
AGENCIA DE URBANISMO
Model
View
MarinaBayNewBusinessDistrict
3
- Estructura de hormigón subterráneo para albergar
- Zona electricidad y telecomunicaciones
- Zona agua potable, agua industrial, recogida basura neumática y
tuberías de agua fría
- Ejemplo en Tokio, Yokohama, París
1.996Masterplan
Common Services Tunnel
4
El gobierno de Singapur realiza los primeros estudios de urbanización
del distrito de Marina Bay, sobre una parcela ganada al mar
TUNEL TUBERÍAS 2.008
DISEÑO 1.998
1.996Masterplan
Common Services Tunnel
W
N
D
D
D
ET
D
E
.
T- Telecomunicación W- Agua potable
E- Electricidad
N- New Water
D- Tuberías de agua fría
Diámetro = 150 cm
5
7,5 metros
4,5 metros
TÚNEL METRO
Las dimensiones del
túnel de servicios son
el doble del túnel del
metro
1.996Masterplan
Common Services Tunnel
13,7 metros
5,0 metros
TÚNEL SERVICIOS
6
Planificación de las redes y
plantas de agua fría de las
empresas:
- Socio institucional
Singapore Power (60%)
- Socio tecnológico
Dalkia (40%)
2.000Ͳ01JointVenture
+ ACIONISTAS
PLANTAS
MASTER PLAN
Superficie construida > 8 millones m2
Potencia refrigeración > 900 MWfrío
Previsión , 5 District Cooling Plantas
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CLAVES PRINCIPALES
Emplazamiento DCP en grandes
edificios y subterráneas
2.000Ͳ 01DISTRICTCOOLINGACT
El gobierno de Singapur en marzo
de 2.001. Aprueba la ley reguladora
del régimen de concesión de las
redes de agua fría
Obligatorio conexión edificios
comerciales
Precios inferiores a producción
agua fría in-house
8
2.000Ͳ 01DISTRICTCOOLINGACT
Normas Áreas de servicio de redes de agua fría
9
Determinar la estructura y precios de tarifas
NERA, especialista en análisis de monopolios de
utilidades como , agua potable, electricidad, gas …
Fija la rentabilidad para el concesionario de la inversión
Kaer , antiguamente SUPERSOLUTIONS, realiza una
Auditoria de los costes de inversión y operación de
las Instalaciones de Climatización de 10 edificios
-7 Oficinas de 100.000/40.000 m2
-2 Centros comerciales de 150.000 m2
-1 Hotel de 350 habitaciones
Benchmarking media ponderada de los gastos producción de agua fría
CAPEX
(Enfriadoras, Torres, Transformadores, Electricidad y Control, Tuberías…)
OPEX
y gastos de operación ( Electricidad, Agua, Mantenimiento…)
2002– 04MARCOREGULATORIO
Desarrollo del marco reglamentario:
10
Estructura de precios regulados
Componentes principales
Termino de Potencia :
- Precio regulado y indexado al Componente de Costes Fijos
- Basado en Potencia Contratada por los Clientes
Termino de Energía :
- Precio regulado y indexado al Componentes de Costes Variables
( principalmente electricidad y agua)
- Basado en la Energía consumida por los Clientes
Sistema de penalizaciones AL ABONADO
Recargo por exceso de Potencia :
- Diariamente cuando la Máxima Demanda > Potencia Contratada
- Recargo diario = 1/10 del Termino Mensual de Potencia
Recargo Temperatura de Retorno
- La temperatura media de retorno mensual > 14º C
- Recargo 3% del Termino de Energía por cada º C inferior a 14º C
2002– 04MARCOREGULATORIO
Desarrollo del marco reglamentario:
Penalización al CONCESIONARIO por Tª elevada
11
14ºC
6,5ºC
12ºC
4,5ºC
2002– 04MARCOREGULATORIO
Desarrollo del marco reglamentario:
12
2.001– 2004Ingeniería
Ingeniería básica
Ingeniería de apoyo
EPC
13
2.001– 2004Ingeniería
Diseño singular de enfriadoras
glicol con un alto COP
Refrigerante R 134 A
Tres compresores centrífugos
Modo directo = 2 etapas
Modo carga hielo = 3 etapas
REAL6,9
REAL5,1
14
Enfriadora de glicol
2.001– 2004Ingeniería
Planta nº 1- One Raffles Quay
Potencia día : 10 MWf
Potencia noche : 7,5 MWf
15
Intercambiadores Glicol / agua
2.001– 2004Ingeniería
Planta nº 1- One Raffles Quay
Potencia unitaria circuito : 10 directo + 10 descarga MW
Primario glicol
E / S : 3,00º C / 5,75º C
Secundario agua E / S : 7,25º C / 4,50º C
16
Sistema de almacenamiento de hielo
2.001– 2004Ingeniería
Planta nº 1- One Raffles Quay
Impermeabilización, lámina de polietileno
Hormigón armado pre-tensado
Volumen del tanque : 27 x 5,7 x 12,5 = 1.924 m3
Número de tanques : 6 X 1.924 = 11.544 M3
Energía almacenada : 450 MWH
17
Sistema de almacenamiento de hielo
TUBERIA
AGUA
GLICOLADA
CARGA=
-6º / -2º C
2.001– 2004Ingeniería
Planta nº 1- One Raffles Quay
DESCARGA=
5,75º / 3º C
SISTEMAS SERPENTINES DE ACERO
DIMENSIONES DEL TANQUE 27 X 5,7 X 12, 5
Nº DE TANQUES = 6
1818
2.005Ͳ061ªPlanta2.008Ͳ102ªPlanta
1ª Planta 2.005-06
2ª Planta 2.008-10
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SINGAPORE DISTRICT COOLING PTE LTD
Planta Nº 1, Potencia final
157MWr
Potencia instalada
97MWr
Equipos
Cantidad 1ª Etapa 2ª Etapa final
– May 06 Oct 09
A
10MWr Enfriadora de agua
7MWr Enfriadora de agua
3MWr Enfriadora de agua
10MWr Enfriadora de glicol
Almacenamiento de hielo, subsistemas c/u
A
2
2
1
6
6
2
1
2
2
2
1
1
23
157MWr
10
57MWr
8
40MWr
10MWr Potencia descarga
2.005Ͳ06PRIMERAPLANTA
Planta nº 1- One Raffles Quay
80MWrh Energía almacenada
5MWr Torres refrigeración
Potencia total
20
SINGAPORE DISTRICT COOLING PTE LTD
Planta Nº 2, Potencia final
180MW r
Potencia instalada
60MW r
Equipos
10MW r Enfriadora de agua
10MW r Enfriadora de glicol
Almacenamiento de hielo, subsistemas c/u
10MW r Potencia descarga
80MW r h Energía almacenada
22MW r Torres refrigeración
Potencia total
Cantidad
final
2
1ª Etapa –
May 10
6
6
6
7
4
180MW r
60MW r
2.008Ͳ10SEGUNDAPLANTA
Planta nº 2 – Hotel Marina Bay Sands
21
Planta nº 1- One Raffles Quay
Planta nº 2 –Hotel Marina Bay Sands
2- Integración plantas en edificios
PLANTAS CONSTRUIDAS DE AGUA FRÍA
22
A
Torresderefrigeration
B SaladeMáquinas
A
A
A
B
•Torre norte, altura 245 metros
•Torre sur, altura 150 metros
•Planta sala de maquinas, 5.000 m2 sótano – 15 metros
•Torres de refrigeración, 1.500 m2 en podium
•Potencia de refrigeración, 157 MWf =
• 97MWf Producción directa y 60MWf deshielo
•Potencia transformadores eléctricos 45 MVA = 2 + 1 x 15 MVA1 reserva
•Energía frigorífica almacenada en forma de hielo, 480 MWhf
2- Integración plantas en edificios
Planta nº 1- One Raffles Quay
23
Estudios de impacto ambiental, Modelización
Mapa nivel sonoro
Descarga ventiladores
Ventiladores muy bajo
nivel de ruido, Howden
Torres híbridas de reducción
penacho de niebla, Marley
2- Integración plantas en edificios
Planta nº 1- One Raffles Quay
24
Baterías de agua caliente para reducir la visibilidad
descarga de aire húmedo en zona de niebla
2- Integración plantas en edificios
Planta nº 1- One Raffles Quay
25
Legends
A
TorreRefrigeración
B SalaMáquinas
DownwardviewfromSkyPark
A
B
A
Bayfront
Avenue
SkyPark
B
A
B
• Hotel Marina Sands 2.5,00 habitaciones, casino, sala conciertos
• Planta de producción de agua fría, 5.000 m2 sótano a- 15 metros
• Torres de refrigeración, 1.000 m2 medianera de autopistas
• Potencia de refrigeración, 180 MWf
• 1ª fase 2.010 , 60 MWf
Integraciónplantasenedificios
Planta nº 2 – Hotel Marina Bay Sands
26
Obras de cimentación, Abril 2008
2- Integración plantas en edificios
MARINA BAY SANDS HOTEL
27
Terminado en mayo 2010
2- Integración plantas en edificios
MARINA BAY SANDS HOTEL
28
C O P ( Coefficient of performance)
Media de las plantas in-house en Singapur = 3,5 a 6,7º C
Media del sistema de District Cooling = 5,0 / 5,5 a 4,5º C
Mejora = 50%
Filosofía de Operación
Funcionamiento de las enfriadoras de agua y glicol al 100%
Atención constante de profesionales en operación y
Mantenimiento, 24/24, 7/7
Reducción de CO2
Demanda energía frigorífica = 450 GWhf/año
Emisiones de CO2 producción de electricidad = 530 g/kWhe
Reducción emisiones CO2 = 23.000 Toneladas/año
3- Eficiencia Energética Reducción de CO2
Eficiencia energética y Reducción de CO2
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TÍPICO PERFIL DE EFICIENCIA
PERFIL CARGA DÍA LABORABLE
Electricidad por unidad de refrigeración
D C Planta en marina Bay (27/4/10)
Descarga almacenamiento
de Hielo
Rango carga parcial
Enfriadoras in-house
Rango típico
D C Planta
Secuencia de enriadoras y descarga
almacenamiento de Hielo
Funcionar a carga nominal es la clave Enfriadoras en District Cooling Planta
de un diseño eficiente
Funcionan a carga nominal
EVITAR FUNCIONAR A CARGA PARCIAL EQUIPOS
3- Eficiencia Energética Reducción de CO2
Mejora Eficiencia Energética y Reducción de costes
30
Marco Regulatorio:
• Ingresos regulados =
WACC x Activo base + OPEX
€
INGRESOS
• Precio inicial (Benchmark) =
Coste producción in-house
• Déficit de ingreso iniciales
recuperables por exceso años
posteriores
• Las ganancias por eficiencia
después del equilibrio se comparten
al 50% empresa y cliente
COSTES
AÑO
4- Mejora Eficiencia y Reducción Costes
Mejora Eficiencia Energética y Reducción de costes
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Diseño inicial de ingeniería equipos de muy alta eficiencia
energética, Enfriadoras glicol centrifugas Mitsubishi:
Funcionamiento noche carga hielo = 3 etapas
Funcionamiento día directo = 2 etapas
Mejora continua y revisión sistemas de control de los
diferentes sub-sistemas, mejora del conocimiento del
sistema y de las estrategias de operación y
mantenimiento
Motivación del personal con competitividad entre los
diferentes equipos de operación, con reconocimiento
profesional y reconocimiento económico (Bonus)
4- Mejora Eficiencia y Reducción Costes
Mejora Eficiencia Energética y Reducción de costes
32
Sistema de control centralizado de las dos plantas
Algoritmos de funcionamiento óptimo en tiempo real
Precios de la electricidad variables cada media hora
4- Mejora Eficiencia y Reducción Costes
Mejora Eficiencia Energética y Reducción de costes
33
Eficiencia modo carga de hielo es menor que modo directo
Precio de la electricidad variable , mercado al por mayor
Ahorro termino de potencia = 33%
Termino de potencia = 6,96 S$/kW mes
4- Mejora Eficiencia y Reducción Costes
Reducción de costes
Gestión económica curva de demanda, descarga
hielo en función del precio de la electricidad spot
34
•
Las redes de District Cooling son muy intensivas en inversión
de capital.
•
Obligación conectarse edificios comerciales.
•
Diseño de una planta fiable y altamente eficiente.
• Riesgo demanda. Simulación de diferentes escenarios
•
Optimizar las instalaciones de equipos, en etapas adaptándose
a la previsión de demanda.
•
Gestión de explotación energética y económica profesional.
•
Inicio con financiación de recursos propios de los accionistas
de la 1ª etapa de la primera planta.
•
Ampliación primera, segunda planta y la red de 5 km,
préstamo financing project de un banco líder de Singapur.
5-Claves de éxito Análisis Económico
CLAVES DE ÉXITO
35
36