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Horizon Europe - Progetti in corso 

THermochemical storage Utilization eNabling Data centre seasonal Energy

Si stima che i data center (DC) mondiali rappresentino dall'1 al 2% del consumo di energia elettrica. Per quanto riguarda il contesto europeo, si prevede che i data center rappresenteranno 98,5 TWh/anno nel 2030.Il progetto THUNDER mira a sviluppare un innovativo, efficiente e conveniente accumulo termico stagionale basato su TCM (materiali termochimici) presso un Data Center in Bulgaria, al fine di fornire calore alle vicine reti di teleriscaldamento e allo stesso tempo un cooling service ai data center. La tecnologia di stoccaggio termico basata su reazioni chimiche e processi di assorbimento, in combinazione con pompe di calore ad alta temperatura, fornisce una soluzione di stoccaggio efficiente e compatta di nuova generazione in grado di sfruttare i flussi termici di scarto dai data center il cui calore viene accumulato durante l'estate, immagazzinato e rilasciato nella rete di teleriscaldamento durante il periodo invernale.

La combinazione di queste tecnologie migliorerà il riutilizzo del calore di scarto in modo efficiente dal punto di vista energetico, sostenibile ed economico, superando lo sfasamento temporale tra produzione e utilizzo, come fonte di energia rinnovabile.

Project acronym: THUNDER

Project name: THermochemical storage Utilization eNabling Data centre seasonal Energy Recovery

Call: HORIZON-CL5-2023-D3-01

Topic: HORIZON-CL5-2023-D3-01-09

Type of action: HORIZON-IA

Project starting date: fixed date: 1 January 2024

Project duration: 48 months

Spese totali di Progetto 7.197.631,25

Contributo concesso 5.586.330,50 

LISTA DEI PARTNER

Il consorzio THUNDER è composto da partner del settore industriale, che coprono l'intera catena del valore dalla progettazione alla produzione delle tecnologie HP e STS sviluppate (ad esempio HIREF, STEELTECH, PCM) integrate da partner accademici e attori della creazione di comunità e della valutazione dell'impatto (ad esempio IVL, EHP, RINA-C, CARTIF) che forniscono le competenze necessarie per sviluppare e implementare il progetto. 

Engreen , in qualità di subcontractor per il partner Steel Tech, è coinvolta nello sviluppo e nell'integrazione dell'innovativo sistema di accumulo stagionale  TCM e sullo sviluppo del sistema di termocompressione a eiettore. In particolare si occuperà di:

- Task 2.2 Caratterizzazione e analisi di materiali di accumulo innovativi e attività sperimentale su scala di laboratorio: la consulenza è  correlata allo studio del TCM e alla sua caratterizzazione in relazione all'integrazione nel sistema di accumulo stagionale.

- Task 2.3 Progettazione e ingegneria di dettaglio dei sistemi di accumulo di energia nel sito dimostrativo: la consulenza sarà correlato allo sviluppo del sistema di termocompressione a eiettore  necessario per migliorare le prestazioni del sistema di accumulo stagionale e ridurre la temperatura di recupero del TCM.

  • RINA CONSULTING SPA IT
  • IVL SVENSKA MILJOEINSTITUTET AB SE
  • FUNDACION CARTIF ES
  • STEEL TECH IT
  • UNIVERSITA DEGLI STUDI DI FIRENZE IT
  • UNIVERSITA DEGLI STUDI DI GENOVA IT
  • HIREF SPA IT
  • VEOLIA SERVICIOS LECAM  ES
  • ABILIX SOFT LTD BG
  • UBITECH ENERGY BE
  • SETECHCO BG
  • 3SI SMART SUSTAINABLE SOCIAL INNOVATIONS EL
  • EUROHEAT & POWER BE
  • PHASE CHANGE MATERIAL PRODUCTS LTD UK

Obiettivi

THUNDER mira a sviluppare soluzioni sostenibili di recupero del calore di scarto e di stoccaggio stagionale disponibili per i data center in ambienti urbani, al fine di fornire calore alle reti di teleriscaldamento vicine e allo stesso tempo fornire un raffreddamento/servizio ai data center. Sono mirati gli stoccaggi basati su materiali termochimici (TCM). La tecnologia di stoccaggio è innovativa e i materiali sono selezionati per aumentare la capacità di stoccaggio, tramite processi di trasferimento di calore e massa migliorati e perdite termiche prossime allo zero. In combinazione con dispositivi di aggiornamento termico (come pompe di calore ad alta temperatura), questi sistemi di stoccaggio, basati su reazioni chimiche e processi di assorbimento, forniscono una soluzione di stoccaggio efficiente e compatta di nuova generazione in grado di sfruttare i flussi termici di scarto di bassa qualità dai data center. In questo concetto, il calore di scarto dai dati viene accumulato durante l'estate, immagazzinato e rilasciato nella rete di teleriscaldamento durante il periodo invernale.

L'efficacia della tecnologia di stoccaggio TCM per il calore di scarto dai data center verrà valutata a livello di campo presso il sito dimostrativo di Varna (Bulgaria) in termini di impatti ambientali/economici/energetici. L'obiettivo finale di THUNDER è sviluppare un efficiente sistema di recupero del calore di scarto dal data center a una rete di teleriscaldamento urbano. Questo sistema si basa su strategie STS e innovativi dispositivi a pompa di calore, in grado di trasferire e immagazzinare in modo efficiente i flussi di energia. La combinazione di queste tecnologie migliora il riutilizzo del calore di scarto in modo efficiente dal punto di vista energetico, sostenibile ed economico, superando lo sfasamento temporale tra produzione e utilizzo, come fonte di energia rinnovabile. Pertanto, si apre a nuove prospettive, durante la stagione estiva nelle aree urbane, per recuperare gli sprechi energetici che contribuiscono al surriscaldamento urbano, trasformandoli da carichi ambientali in fonti di energia. 

Il progetto THUNDER considera gli accumuli termici stagionali tradizionali (ad acqua) e innovativi, confrontandoli in termini di prestazioni energetiche e convenienza economica, considerando diversi scenari di carico/scarico in cui la rete di teleriscaldamento funziona come vettore energetico, come la rete elettrica intelligente per le comunità di energia rinnovabile. L'innovativo accumulo termico stagionale, basato su materiali termochimici, caratterizzato da elevata densità energetica ed efficienza di andata e ritorno, sarà sviluppato e progettato in uno schema modulare per coprire ampi intervalli di potenza e dimensioni, adatto a luoghi con elevati vincoli di spazio. Le pompe di calore per la modulazione della temperatura dei flussi di calore saranno riprogettate ad hoc per l'applicazione in carico/scarico degli accumuli termici, come i trasformatori di tensione di una rete elettrica, ottimizzando le prestazioni energetiche/ambientali/economiche del sistema.

THUNDER fornirà anche nuovi modelli aziendali e finanziari e promuoverà l'impegno sociale mobilitando diversi gruppi di stakeholder coinvolti nella catena del valore dello sviluppo del progetto. Il concetto THUNDER sarà dimostrato in uno scenario reale in un dimostratore in Bulgaria.

THUNDER affronterà una serie di obiettivi scientifici/tecnologici (STO) e obiettivi non tecnologici (NTO) specifici e sotto-obiettivi presentati di seguito:


Obiettivi tecnologici 

STO1 Recupero del calore di scarto e HP ad alta temperatura

STO2 Stoccaggio stagionale basato su materiali termochimici

STO3 Sistema di vuoto a termocompressione con eiettore solare

STO4 Logica di controllo avanzata per l'ottimizzazione del sistema

STO5 Piano di valutazione della sostenibilità che copre prospettive operative e del ciclo di vita (LCA, LCC) per avere una visione olistica degli impatti ottenuti dalle soluzioni innovative

STO6 Valutare la fattibilità tecnico-economica degli indicatori di costo del ciclo di vita incorporati proposti

Obiettivi non  tecnologici


NTO1 Integrazione della catena del valore per promuovere la replicazione THUNDER

NTO2 Distribuire una strategia solida verso lo sfruttamento, l'assorbimento di mercato e la replicabilità dei risultati THUNDER

NTO3 Modello aziendale efficiente THUNDER per l'integrazione dello stoccaggio TCM nella rete di teleriscaldamento

NTO4 Diffondere e comunicare efficacemente i risultati del progetto, i suoi esiti e l'impatto più ampio a tutte le parti interessate e al pubblico in generale per consentirne lo sfruttamento commerciale e il mercato replicazione

SITO DEMO 

Impianto dimostrativo: data center ABILIX a Varna (Bulgaria)

Le soluzioni THUNDER saranno convalidate in condizioni di campo presso il Data Center ABILIX in Bulgaria, dove la pratica di Waste Heat Recovery da Data Center  non è ampiamente diffusa, stimolando così il mercato anche in quelle aree. Verrà effettuata una valutazione approfondita della replicabilità e sviluppata un'analisi di pre-fattibilità in altri 10 Demosite in tutta Europa

.Il data center Abilix Softs di Varna si trova vicino alla rete di teleriscaldamento. È stato commissionato nel 2018 e da allora sono state sviluppate nuove soluzioni attraverso progetti innovativi volti a ridurre l'impatto ambientale del data center. Il recupero del calore di scarto è stato valutato nel 2022 e la collaborazione con il teleriscaldamento VEOLIA BULGARIA ha aperto nuove prospettive. La rete di teleriscaldamento di Varna è stata commissionata nel 2008 e si è dedicata alle innovazioni sin dall'inizio con l'obiettivo di ridurre il consumo di energia in ingresso, come dimostra l'installazione di un software di monitoraggio e gestione innovativo, che ha consentito una riduzione del consumo di acqua di tre volte e delle perdite di calore della metà. Veolia Energy Varna si impegna a preservare le risorse e ottimizzarle, con questo obiettivo vuole esplorare il recupero del calore del Data Center  e il loro utilizzo all'interno dell'attuale rete di teleriscaldamento.

Data Center


• Potenza del data center: 150 kW

• Temperatura di setpoint dell'aria di mandata: 25 °C

• Livello di temperatura del calore di rigetto: ∼60 °C

• Contenimento del corridoio caldo/freddo: SÌ

Teleriscaldamento


• Caldaie a gas da 47 MW e 5 CHP con potenza termica di 11 MW e potenza elettrica di 11 MW. Situato in Janos Hunyadi Blvd. No. 5, 9020, Varna

• Temperatura di mandata: da 71 °C a 86 °C

• Temperatura di ritorno: da 52 °C a 70 °C

• L'energia viene fornita tramite una rete di 38 km a circa 10.600 utenti collegati. • https://energy-varna.bg/

POTENZIALE DI RECUPERO DEL CALORE DI SCARTO


Migliorare l'efficienza

• Migliorare l'efficienza di tutti i sistemi (sistema di raffreddamento del data center, recupero del calore di scarto e teleriscaldamento)

Sistema di raffreddamento

• Dare valore al calore di scarto del sistema di raffreddamento tramite l'installazione di un accumulo stagionale su scala pilota

Rete sostenibile

• Rendere il teleriscaldamento di Varna una rete avanzata, innovativa e sostenibile

OBIETTIVI DEL SITO DIMOSTRATIVO


Durante la durata del progetto THUNDER, il sito dimostrativo dimostrerà:

Efficienza

• Almeno +70% di efficienza dell'accumulo termico stagionale.

Densità energetica

• Almeno 120 kWh/m3 di densità energetica dell'accumulo termico stagionale, che corrisponde a due volte

Termochimico

• Il valore effettivo dei materiali termochimici testati. • Un abbassamento del costo di capitale dell'accumulo termochimico (almeno la metà)

Accumulo TCM

• Un risparmio energetico di 90 kWh/m3 di accumulo TCM

Risparmio di CO2

• Un risparmio di CO2 di 24 kgCO2/m3 di accumulo TCM, rispetto al calore prodotto dalla combustione del metano