Utilizarea sistemelor acustice pentru reducerea scurgerilor din sistemul de termoficare urbană

Potrivit UE, una dintre cele mai promițătoare surse neexploatate de energie regenerabilă este energia pe care o putem economisi prin reducerea scurgerilor și a risipei. Arne Jensen se află în prima linie în ceea ce privește valorificarea energiei irosite cu ajutorul tehnologiei sale acustice care detectează și oprește scurgerile în sistemele de încălzire urbană – înainte ca acestea să înceapă.

În februarie 2016, UE a lansat strategia sa privind încălzirea și răcirea. Strategia este primul plan publicat vreodată pentru a reduce cantitatea enormă de energie utilizată pentru încălzirea și răcirea clădirilor din  întreaga Europă. O parte a strategiei se concentrează pe reducerea la minimum a risipei de energie în industrie. Acest lucru se datorează faptului că industria pierde suficientă căldură în aer și în apă pentru a satisface întreaga cerere de încălzire a UE în clădirile rezidențiale și din sectorul serviciilor.

Ce este încălzirea urbană?

Centralele termice de cartier sunt, de obicei, amplasamente în care se produce în același timp atât  căldură, cât și energie electrică. Căldura creată în timpul producerii de energie este valorificată și utilizată, de exemplu, pentru a încălzi apa în zona respectivă. Altfel, această căldură ar fi fost un simplu  produs secundar al producției de energie. Orice sursă de energie poate fi utilizată într-un sistem de încălzire urbană, iar sursele regenerabile, cum ar fi biomasa, energia solară și deșeurile, devin din ce în ce mai populare, ceea ce face ca această opțiune să fie și mai ecologică. Dar chiar și astfel de instalații de încălzire centralizată pierd căldură valoroasă.

“Aproximativ 10-30% din căldură poate fi pierdută, în funcție de starea rețelei și de temperaturi”, explică  Arne Jensen, consultant de mediu. “20% din această pierdere poate fi legată de coroziune sau de pierderea de apă și de izolația umedă. Acesta este lucrul pe care mă concentrez să ajut să îl  economisesc.”

Cheia pentru economii de energie tangibile

Arne Jensen deține o companie suedeză de consultanță specializată în găsirea de scurgeri în cadrul sistemelor de încălzire urbană. Jensen folosește echipamentul Brüel & Kjær pentru găsirea scurgerilor încă din 1968. El a dezvoltat primul său echipament de detectare a scurgerilor folosind un sonometru integrator Brüel & Kjær tip 2225 . Prin adăugarea unui accelerometru și a unor căști, a creat un sistem eficient de detectare a zgomotului cauzat de scurgerile de apă din conducte, pe care l-a brevetat în Suedia. Ascultând sunetul în diferite puncte din țeavă, el poate estima dimensiunea scurgerii și poziția acesteia.

Compania lui Jensen folosește mai întâi camere de termoviziune pentru a găsi zona generală, sau punctul fierbinte, în care s-a produs scurgerea. Apoi se bazează pe sisteme acustice, vibrații și măsurători de  timp pentru a localiza locul exact al scurgerii. Jensen explică: “În conducte există apă sub presiune. Atunci când există o gaură în țeavă, presiunea va scădea, provocând vibrații și un șuierat. Acest zgomot  se propagă apoi prin apa din țeavă în ambele direcții”.

Aceștia atașează accelerometre Brüel & Kjær pe țeavă în diferite locuri și ascultă cu căștile pentru a găsi  două poziții pe țeavă: una în care zgomotul atinge un maxim și alta în care începe să scadă din nou. Apoi folosesc un sistem de achiziție de date PULSE pentru a măsura distanța dintre aceste două poziții, sau  viteza de propagare, care determină apoi locația scurgerii – de obicei la câțiva metri distanță.”

“Un avantaj major al PULSE este faptul că este un analizor în timp real bazat pe Windows”, explică Jensen. “Asta înseamnă că pot face aprecieri asupra poziției probabile a unei scurgeri chiar la fața locului. Văzând datele pe măsură ce sunt colectate, pot decide asupra următoarelor poziții în care să plasez accelerometrele și, în acest fel, pot restrânge rapid zona de căutare.”

Soluția economisește energie și, bineînțeles, bani. “Un sistem tipic de încălzire urbană în Suedia ar deservi aproximativ 100.000 de persoane și ar costa 30 de milioane de euro. Dacă se pierde 20% din  această sumă, se ajunge la o pierdere de 0,6 milioane de euro pe an”, explică Jensen. “Încălzirea centralizată ar putea fi deja o sursă de energie durabilă, dar are sens să investim în detectarea  scurgerilor.”

Detectarea scurgerilor înainte ca acestea să înceapă

Nu este de mirare că serviciul lui Jensen este popular și că firma sa este în creștere. În prezent, dezvoltă un sistem de monitorizare permanentă care detectează scurgerile înainte ca acestea să înceapă. “Am început să monitorizăm starea internă a țevilor pentru a evalua cât de uzate sunt. Astfel, acestea pot fi reparate chiar înainte de apariția unei scurgeri”, spune Jensen. “Anul trecut, un om a murit efectiv în Suedia ca urmare a unei conducte deteriorate care a explodat. Așadar, analiza preventivă, sau evaluarea stării, este vitală.”

Cu noul sistem de monitorizare Jensen, nu există nicio scurgere care să creeze o vibrație, astfel încât un semnal este generat și trimis în conducte, iar răspunsul este măsurat pentru a determina nivelul de uzură al pereților conductei.

“Din nou, căutăm cele două poziții de pe țeavă în care zgomotul atinge un vârf și începe să scadă din nou, și măsurăm viteza de propagare a undelor de vibrație. Dacă știm tipul de material al țevii și dimensiunile acesteia, atunci știm care ar trebui să fie viteza de propagare dacă țeava este sănătoasă. Diferența dintre aceste două cifre ne spune dacă conducta trebuie schimbată.”

Acest tip de monitorizare a sistemului face posibilă obținerea unei imagini de ansamblu complete a necesităților de întreținere a unui sistem de încălzire urbană, inclusiv stabilirea priorităților privind țevile care trebuie schimbate și când, precum și bugetarea corespunzătoare. Prototipuri ale sistemului sunt în prezent testate în Helsingborg și în Göteborg, Suedia.

“O gaură de lățimea unui ac de cusut lasă să se scurgă aproximativ 500 de litri/zi la o presiune de 2 bari.”

Suedia – răcit și durabil

Strategia UE privind încălzirea și răcirea a recomandat încălzirea centralizată, dând ca exemplu Gothenburg, unde 90% din blocurile de apartamente sunt încălzite cu căldura reziduală de la instalațiile industriale și incineratoarele de deșeuri din apropiere. Până de curând, activitatea lui Jensen s-a axat în principal pe regiunile mai reci, cum ar fi Scandinavia, Rusia, statele baltice, Germania, Franța și Regatul Unit, unde încălzirea este crucială, iar durabilitatea este din ce în ce mai apreciată.

Dar Jensen se află în prima linie a extinderii detectării acustice a scurgerilor pe tot globul, educând inginerii și municipalitățile, chiar și în regiunile mai calde, cu privire la beneficiile și aplicațiile sale. Pe măsură ce se intensifică atenția acordată energiei și prevenirii deșeurilor, această tehnologie pare destinată să găsească aplicații infinite în întreaga lume.