Накопитель для ледовой арены и катка: холодильная машина, пики при заливке и что держать при отключении

Ледовая арена — одна из самых энергоёмких спортивных построек, и основную долю нагрузки составляет холодильная установка, поддерживающая лёд. При отключении лёд держится часами за счёт массы плиты, поэтому накопитель здесь нужен не ради льда, а ради людей — света, вентиляции, табло, связи — и для срезания пиков компрессоров и подготовки льда. Начало сезона — удачное время, чтобы это посчитать.

Что здесь потребляет и что можно не держать

Основная энергия арены уходит на холод: компрессоры холодильной машины отводят тепло от ледовой плиты, на которое влияют температура в зале, количество зрителей, освещение и частота заливок. Остальное — вентиляция и осушение воздуха, освещение арены и служебных помещений, подготовка воды для заливки, зарядка заливочной машины, табло, звук, связь.

Реальное потребление арены зависит от конструкции, климата и режима; общих цифр для всех мы не приводим. Ниже — условный пример, чтобы показать ход расчёта. Подставьте свои цифры из энергоаудита или данных счётчика.

Лёд держится часами: накопитель нужен людям

Ледовая плита — это большая масса бетона, грунта и льда с высокой теплоёмкостью. При отключении холодильной установки температура поверхности растёт медленно: за несколько часов лёд не пропадает, хотя качество поверхности ухудшается. Точное время зависит от конструкции и условий, и его стоит спросить у эксплуатирующей организации или проектировщика.

Поэтому сценарий «держим холодильную машину на батарее» обычно бессмыслен: компрессоры требуют сотни киловатт, а выигрыш — несколько часов сохранения льда, который и так держится. Задача резерва другая: чтобы в зале не погас свет, продолжала работать вентиляция, гасли и открывались двери, работали связь и системы оповещения и люди спокойно покинули объект.

Расчёт на условном катке

Возьмём условную крытую арену со следующей нагрузкой в момент пика:

• компрессоры холодильной установки — 150 кВт;
• вентиляция и осушение — 40 кВт;
• освещение арены — 30 кВт;
• зарядка заливочной машины и нагрев воды для заливки — около 10 кВт.

Сумма: 150 + 40 + 30 + 10 = 230 кВт. В обычное время нагрузка ниже, но во время заливки, матча и вечерних сеансов все группы совпадают, и мощность подскакивает. Если договор с энергоснабжающей организацией предусматривает плату за заявленную или максимальную мощность, такие пики стоят денег весь месяц, хотя длятся один-два часа в день. О механике срезания пиков подробно написано в разборе Peak shaving с накопителем.

Срез пика

Накопитель 100 кВт / 215 кВт·ч срезает пик на 100 кВт. С рабочей глубиной разряда около 90 % полезная энергия — 215 × 0,9 ≈ 194 кВт·ч. На мощности 100 кВт этого хватает примерно на 1,9 часа, то есть на ~2 часа пика. Сеть вместо 230 кВт видит около 130 кВт. Если пики бывают реже и короче, ёмкость можно взять меньше.

Резерв

Минимальный набор для людей при отключении:

• рабочее и эвакуационное освещение зала — 30 кВт;
• вентиляция в сокращённом режиме — 20 кВт;
• связь, оповещение, серверная — 2 кВт.

Сумма: 30 + 20 + 2 = 52 кВт. За 1 час: 52 кВт × 1 ч = 52 кВт·ч. Это около четверти ёмкости нашего условного накопителя (52 / 215 ≈ 0,24).

Важная оговорка: один и тот же заряд нельзя использовать и для срезания, и для резерва. Если накопитель к вечеру выработал всю энергию на пике, а сеть отключилась в конце сеанса, на резерв ничего не остаётся. Поэтому в настройках закладывают неснижаемый остаток — например, 25–30 % ёмкости (около 54–65 кВт·ч в нашем примере), и срез пика считается от оставшегося объёма.

Таблица: что делать с каждой нагрузкой

Почему компрессоры не держат на батарее

Компрессоры холодильной установки — мощная индуктивная нагрузка с большими пусковыми токами. Для их питания через накопитель потребовался бы инвертор, рассчитанный не на рабочий, а на пусковой ток, и ёмкость в сотни киловатт-часов на несколько часов. Это дорого, а выгоды от сохранения льда немного. Если же холодильная машина управляется частотным преобразователем или устройством плавного пуска, пуск становится мягче; общие принципы мы разбирали в материале про накопитель для ударной нагрузки. Всё равно точный подбор — расчёт проектировщика по паспорту компрессоров.

Тепло рекуперации

Холодильная установка вырабатывает тепло, которое можно использовать — для подогрева воды заливки, душевых, обогрева трибун. Это отдельная тема, и накопителя электроэнергии она напрямую не касается, но уменьшает электрическую нагрузку бойлера и, значит, высоту пика. Цифры зависят от конкретной установки.

Открытый каток — другая история

Сезонный открытый каток работает при низких температурах улицы, и нагрузка у него другая: меньшая мощность холодильной установки, но привязанная к сезону, с пиками при заморозке и ремонте льда. Решение по накопителю там строится вокруг сезонной нагрузки, как в случае зерносушилки, и часто сводится к простому вопросу: хватит ли присоединённой мощности без накопителя. Универсального ответа нет.

Что не заменяет накопитель

Массовые мероприятия на арене предъявляют отдельные требования к аварийному и эвакуационному освещению и к системам оповещения. Эти системы выполняются по своим нормам и имеют собственные источники питания; накопитель-резерв их дополняет, но не заменяет.

Смежный сценарий — бассейн и фитнес-зона с постоянной тепловой нагрузкой; про него — в разборе накопитель для фитнес-клуба и бассейна. Общая страница с решениями для предприятий — промышленные BESS.

Окупаемость: честно

Деньги здесь делает срез пика и работа с тарифом: чем дороже заявленная мощность и чем короче и выше пик, тем лучше результат. Если пик у арены растянут на весь вечер или платы за мощность нет, срез не принесёт значимого эффекта. Резерв — бонус: его ценность в безопасности и сохранении работы объекта, а не в рублях. Ещё одно уточнение: подключение накопителя изменяет схему электроснабжения, поэтому нужен проект и согласование с владельцем сетей.

Частые вопросы

Сколько держится лёд при отключении?

Зависит от конструкции плиты, температуры в зале и времени года; обычно часы, а не минуты. Точные данные дают проектировщик и эксплуатирующая организация.

Можно ли запитать холодильную установку от накопителя?

Технически возможно, но экономически и по мощности редко оправдано. Для льда выгоднее отключать нагрузку на время и восстанавливать после возвращения сети.

Что выгоднее: накопитель или увеличение присоединённой мощности?

Зависит от условий договора и стоимости подключения. Считать надо оба варианта и сравнивать полную стоимость за срок службы.

Нужен ли накопитель каждому районному катку?

Нет. Если пики невысоки, платы за мощность нет и перебои редки, накопитель не окупится; тогда достаточно обычных аварийных источников.

Короткий вывод

Лёд сохраняется за счёт массы плиты, поэтому накопитель арене нужен для срезания пиков и для резерва людям: освещение, вентиляция, связь. В условном примере пик 230 кВт срезается накопителем 100 кВт / 215 кВт·ч на примерно два часа, а часовой резерв — около 52 кВт·ч. Окупаемость определяют пик и тариф, а резерв — приятное дополнение. Цифры из статьи условны: для своей арены считайте по данным счётчика.