Les xarxes de calor i fred són sistemes centralitzats de distribució d’energia tèrmica dissenyats per climatitzar edificis i infraestructures urbanes amb una eficiència superior als sistemes descentralitzats convencionals. Aquests sistemes energètics urbans presenten diverses configuracions, entre les quals destaca la de les xarxes de calor i fred a baixa temperatura o de 5a generació (5GDHC), que representen una evolució tecnològica fonamental per a la descarbonització del sector tèrmic i l’optimització dels fluxos energètics procedents de calor residual de baixa temperatura.
Diferències respectes les xarxes convencionals
Les xarxes de calor i fred convencionals operen amb temperatures elevades (70-120°C per a calefacció i 6-8°C per a refrigeració), la qual cosa genera pèrdues significatives durant el transport i limita la integració d’energies renovables i residuals.
En canvi, les xarxes de baixa temperatura funcionen en un rang més eficient: per a calor entre 30-60°C i per a fred entre 10-20°C. Aquestes temperatures redueixen les pèrdues tèrmiques, milloren la sinergia amb fonts de calor de baixa exergia (energia tèrmica aprofitable) i augmenten l’eficiència de les bombes de calor connectades al sistema.
Avantatges tècnics i operatius
Les xarxes de calor i fred a baixa temperatura ofereixen nombrosos beneficis:
- Major eficiència energètica: Redueixen les pèrdues de distribució i augmenten el rendiment global del sistema.
- Integració d’energies renovables i residuals: Permeten aprofitar fonts com la geotèrmia de baixa entalpia, l’energia solar tèrmica i la recuperació de calor residual d’indústries i centres de dades, entre d’altres.
- Reducció de la petjada de carboni: Contribueixen a la transició energètica i als objectius de neutralitat climàtica al subministrar energia tèrmica renovable.
- Optimització de costos: Redueixen la necessitat d’inversió inicial en la xarxa de distribució i els sistemes connectats a la mateixa i allarguen la vida útil dels materials de la xarxa.
- Compatibilitat amb edificis d’alta eficiència: Milloren les prestacions energètiques dels edificis facilitant el compliment de nZEB (Nearly Zero Energy Buildings) i són fàcilment integrables en projectes de rehabilitació energètica.
Aplicació de les xarxes en el dia a dia
Recentment hem vist moltes notícies que parlen de l’impacte ambiental de la intel·ligència artificial (IA), amb un ús creixent per part de la societat. L’augment del processament de dades ha disparat la demanda energètica dels centres de dades, que consumeixen el 3% de l’electricitat de la UE. La previsió és que el seu impacte ambiental sigui molt major si no es prioritzen les fonts d’energia renovables per alimentar-lo, especialment en els sistemes de refrigeració. Els centres de processament de dades (CPDs) generen grans quantitats de calor residual que es poden reutilitzar mitjançant xarxes de baixa temperatura per escalfar edificis o donar suport a processos industrials.
A Aiguasol, hem participat en projectes pioners en aquest camp, com RENEWIT (2016), en col·laboració amb l’IREC, amb l’objectiu de desenvolupar estratègies innovadores per millorar l’eficiència dels centres de dades. Entre les solucions destacades, es va analitzar la recuperació de la calor residual dels servidors per alimentar xarxes de calor urbana (district heating).
També vam treballar en el projecte Centre de Dades Miramón (2017), on es van identificar ineficiències en la circulació de l’aire fred. Mitjançant solucions de baix cost, com la reorganització dels racks, la implementació de passadissos freds i calents i l’encapsulament dels servidors, es va aconseguir reduir la demanda energètica entre un 10% i un 15%.
La solució ideal per a cada centre de dades depèn de factors com la ubicació geogràfica, l’any de construcció i la tecnologia disponible. Per exemple, en zones fredes es pot maximitzar l’ús del free cooling (aprofitament de l’aire exterior), mentre que en entorns urbans o industrials es poden establir sinergies per reutilitzar la calor residual.
Una mirada al futur energètic
Les xarxes de calor i fred a baixa temperatura representen una solució tècnica d’alt rendiment per a la gestió energètica urbana i industrial. La seva capacitat d’integrar fonts renovables i de reutilitzar el calor residual les posiciona com una infraestructura energètica essencial per a la transició energètica.
Per fomentar-les, és essencial implementar incentius econòmics, crear marcs legals i normatius favorables, i promoure la col·laboració pública-privada. A més, cal invertir en formació professional i sensibilitzar la ciutadania sobre els beneficis d’aquests sistemes. També és important integrar-les amb fonts d’energia renovable i planificar-les adequadament en el disseny urbà. La seva implementació contribueix a activar la creació de noves oportunitats econòmiques i d’ocupació local, un factor fonamental per a la cohesió social durant la transició.
A Aiguasol, continuem treballant en la definició de models de negoci per impulsar-les a través d’iniciatives com el projecte europeu LIFE de realització de plans d’inversió de projectes DHC de baixa temperatura, consolidant-les com una tecnologia clau per a les ciutats intel·ligents i la sostenibilitat energètica del futur. En aquesta línia, també hem participat en diversos projectes de desenvolupament de xarxes de calor i fred (DHC) a escala nacional i internacional, incloent-hi la planificació i implementació de sistemes a l’Ecodistricte de Mercedes (Barcelona), el barri Seda-Paperera del Prat de Llobregat, San Pedro (Costa Rica) o els districtes hotelers a Varadero i Cayo Largo (Cuba), contribuint a l’expansió global d’aquest model energètic més eficient i net.