Comunicación presentada al II Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autor
- Carlos Sáez Alvarez, Director EE, Euroconsult
Resumen
En esta comunicación se demostrará a través de un caso real, los ahorros energéticos que se consiguen cuando las redes inteligentes traspasan las puertas del edificio, para entrar a gestionar la demanda energética interna. Para ello, se mostrará el ahorro obtenido tras la implantación del Sistema iGreen de Gestión, Control y Monitorización de los diferentes consumos energéticos del edificio, en combinación con el Seguimiento y Asesoramiento Energético en el Hotel de las Letras de Madrid donde el servicio contratado se ha amortizado desde el primer mes. Los ahorros energéticos alcanzados en el mes de mayo del 2012 eran de un 8% en electricidad, 7% en agua y 20% en gas. La tecnología patentada sobre la que se apoya el sistema se llama Tecnología inBuilding Smart Grid, que consiste en la combinación de la Red eléctrica del edificio con una red de telecomunicaciones avanzada con sensores, analizadores y dispositivos de actuación, gestionados de manera independiente e inteligente por algoritmos específicos de ahorro energético. Siempre velando por la seguridad y el confort de los usuarios.
Introducción
El salto hacia las ciudades inteligentes, requiere la implantación de un esqueleto flexible que permita un transporte y distribución de la energía más eficiente. Con el aumento de la generación distribuida, el flujo de energía es bidireccional, aparecen nuevas cargas en la red como el vehículo eléctrico y nuevos usuarios que consumen y generan energía. La distribución de cargas ya no está solo concentrada en núcleos urbanos, se ha ramificado. La demanda crece y es necesario buscar alternativas ante la escasez de recursos naturales. Dada la dificultad para el almacenaje, gestionar la demanda es crítico. Estas necesidades han dado lugar a las redes inteligentes, que no sólo transportan electricidad, sino también información, volviéndose una parte activa en el sistema de suministro. Estas redes conectan la inteligencia del edificio con la de la ciudad, facilitando la gestión de la demanda.
Para conseguir ahorro energético en un edifico no es suficiente con un buen diseño arquitectónico, una envolvente óptima, equipos de alto rendimiento e incorporación de renovables. Es necesario hacer un uso eficiente de la energía, monitorizar, detectar, actuar y prever el comportamiento energético del edificio.
Para ahorrar energía se requiere la optimización del sistema de distribución y transporte de energía en dos aspectos primordiales entre otros: mejora del factor de potencia (FP) y equilibrado de consumos, son dos de los déficits habituales en muchos grandes edificios.
En las instalaciones eléctricas es cada vez más frecuente encontrar consumos fuertemente desequilibrados, lo que conlleva que los sistemas de distribución (CT) no ofrezcan el mismo rendimiento, así como los sistemas de distribución tengan un mayor “sufrimiento”, disminuyendo la eficiencia de ambos sistemas, lo que provocará mayor riesgo de avería tanto en las cargas de la instalación como riesgo de accidentes a los usuarios y un mayor gasto por un mayor consumo.
En resumen el desequilibrio de las corrientes de carga, al igual que un factor de potencia inferior a la unidad, comportan un uso ineficiente del sistema de distribución y transporte.
La tecnología patentada por Euroconsult, inBuilding Smart Grid, consiste en la combinación de la Red eléctrica del edificio con una red de telecomunicaciones avanzada con sensores, analizadores y dispositivos de actuación, gestionados de manera independiente e inteligente por algoritmos específicos de ahorro energético. Siempre velando por la seguridad y el confort de los usuarios.
Métodos
Se trata de una solución innovadora, que gestiona la demanda energética del edificio en tiempo real que monitoriza, controla y gestiona el consumo energético de luz, agua y gas, con capacidad de actuación -al segundo-, sobre los diferentes elementos consumidores, integrado con una plataforma de inteligencia artificial que establece patrones de consumo y genera ahorro energético automáticamente.
Hasta ahora en el sector energético, el estudio de los consumos se realizaban con intervalos de tiempo entre muestras normalmente no inferiores al cuarto de hora, de forma que muchos de los eventos que se producen por debajo de ese intervalo quedan sin registrar y únicamente tienen incidencia en los registros acumulados del analizador que corresponda.
La medida en tiempo real es muy útil a la hora de la toma de decisiones ya que permite ver al momento el impacto del consumo por cada conexión-desconexión pudiendo hacer un análisis previo muy exacto, posibilitándole realizar un ajuste “fino” a la hora de la toma de decisiones, sobre que carga es más adecuada poder deslastrar, o que grupo de consumo merece la pena bajar a un nivel de detalle de estudio más complejo con el fin de tomar medidas efectivas, reales. Permite comparar distintas ofertas de suministradores con su curva de carga real de su edificio, de forma que se puede evaluar cuál es la mejor oferta en cuestión de segundos.
iGreen ha sido desarrollado íntegramente en España por Euroconsult, es escalable, abierto y estándar, se instala de manera rápida y sencilla, con capacidad de telemedida, visualización, control e ingeniería modular. Es adaptable a las necesidades particulares del edificio y accesible local o remotamente desde cualquier dispositivo u ordenador. Proporciona gran funcionalidad analítica incluyendo control de KPIs, evolución del forecast anual de consumos, informes y alertas personalizadas.
El acceso a la aplicación se realiza vía web en remoto desde un ordenador o dispositivo móvil; la aplicación ha sido desarrollada de modo que se puedan definir diferentes accesos, perfiles, permisos, etc. Desde esta estación se puede monitorizar el estado de los componentes que se encuentren conectados para obtener una visión general de las condiciones de consumo de la infraestructura monitorizada.
El sistema de gestión energética iGreen tiene como valor diferencial que refleja los ahorros energéticos en euros, siendo así más fácil de entender para los propietarios o gestores de los edificios o infraestructuras. A su vez, también aporta información en unidades de medida específicas para usuarios con un perfil más técnico.
Con este caso de éxito queda patente que existen soluciones energéticas en el mercado español capaces de dotar a otros sectores como el turismo o la sanidad, por ejemplo, de una mayor solvencia para ser más competitivos dentro y fuera del país. Implantar este tipo de soluciones, contribuye además a cumplir con los objetivos de ahorro energético marcados por Europa.
Métodos
La implantación la tecnología inBuilding Smart Grid de iGreen se realiza en tres fases:
- iGreen Analysis: Se realiza un diagnóstico con el cual se estima el potencial ahorro energético y la reducción de emisiones de CO2.
- iGreen EMS: Se monitoriza, controla y gestiona los consumos energéticos. Se informa sobre consumos anómalos, latencias, picos energéticos no deseados y otros. Se analiza en tiempo real el estado de la instalación, cómo se reparten los consumos dentro del edificio y permite predecir el comportamiento de los mismos (permitiendo generar ahorro mediante MAES). Su interface es personalizable a la imagen y necesidades del usuario.
- iGreen EM: Se realiza la gestión energética de los clientes. Los ingenieros identifican acciones a mejorar dentro del edificio, determinando los procesos susceptibles de mejora. Se diseñan planes de actuación y asistencia técnica, realizan pruebas, monitorizaciones e informes de los resultados obtenidos. Se proponen proyectos que permiten dotar de inteligencia la red eléctrica del edificio y realizan labores de asesoramiento energético.
Casos de Estudio
Hotel de Las Letras (Madrid)
Se realizó la implantación del sistema de gestión energética iGreen en el Hotel de Las Letras de Madrid, situado en la Gran Vía. El edificio está catalogado en el registro del patrimonio histórico de la ciudad y data de 1917, es obra del arquitecto Cesáreo Iradier y fue reformado para su uso como hotel en el año 2005 por los Arquitectos Virginia Figueras y Franco Corada. Es un edificio de 7.895 m2 de superficie construida, y está compuesto de 109 habitaciones, 5 salas de reuniones, restaurante, dos zonas de bar, gimnasio y biblioteca.
Al instalar el sistema iGreen en el Hotel de Las Letras se logró lo siguiente:
- Analizar los patrones de consumo.
- Monitorizar el consumo eléctrico, de agua y gas, instalando 24 puntos de medida.
- Detectaron desviaciones energéticas.
- Optimizar y reducir consumos.
- Analizar el funcionamiento del cuadro general de Baja Tensión del Hotel, las instalaciones de climatización, calderas, enfriadores y VRV.
- Realizar pruebas de vertido de fontanería en una habitación del hotel.
- Comprobar el estado de varios cuadros de la instalación eléctrica mediante cámara termográfica.
- Revisar el cuadro de ascensores.
- Estudiar térmicamente la envolvente del edificio.
Como resultado del análisis se detectaron las siguientes situaciones:
- Descompensación en una de las fases de la acometida del cuadro general.
- Incorrecto funcionamiento en la batería de condensadores.
- Detección de consumos anómalos en los jacuzzi, la cocina, el horno eléctrico, el gimnasio, el extractor, los grupos de presión del agua y el comportamiento del consumo hídrico del edificio.
- Es necesario desplazar actividades a horarios de tarifa eléctrica más económica, deslastrar determinadas cargas y controlar los consumos fantasma.
Las recomendaciones y acciones consideradas fueron las siguientes:
- Se facilitó información a todo el personal del hotel sobre las pautas de consumo.
- Se eliminaron las desviaciones detectadas en los consumos anómalos.
- Se ajustaron las cargas sin afectar al funcionamiento del hotel.
- Se integró a iGreen un sistema de control que genera alarmas cuando el sistema detecta una desviación del patrón de consumo especificado.
- Se implementó sistemas de ahorro en grifos y cisternas para el consumo hídrico.
- Se integró a iGreen un sistema de control que desplaza los consumos más significativos a franjas de tarifa más rentables.
- Se compensaron las cargas entre fases de forma que se pueden ajustar el contrato eléctrico con el consiguiente ahorro en el término fijo.
- Se subcontrató dos empresas de reconocido prestigio en el sector de la protección solar en edificios, por una parte SOMFY mediante la actuación de mecanización de cortinas interiores, y por otra la empresa THYSSEN-KRUPP mediante la instalación de láminas de control solar, en los ventanales y ventanas de las respectivas fachadas, tanto en zonas nobles comunes como en habitaciones del hotel.
Como pasos siguientes se pretende implementar:
- Mejorar la envolvente del edificio.
- Deslastre de cargas, para controlar el encendido/apagado de sistemas según su franja de funcionamiento.
- Integración de iGreen en su BMS para reducir el consumo de climatización en función de la demanda y las franjas de tarifa más rentables.
- Implantación de iluminación LED donde iGreen indica que es rentable el cambio de tecnología.
Conclusiones
La distribución del consumo en el hotel es un 69% de electricidad, 19% de gas (de los cuales 73% corresponde a calderas y 27% a cocinas) y 12% de agua. La instalación de iGreen se ejecutó durante el mes de enero del 2012. En el mes de mayo los ahorros alcanzados eran de un 8% en electricidad, 7% en agua y 20% en gas. La contratación del servicio de monitorización y asesoramiento energético, está amortizada desde el primer mes.
Bodega de vinos en La Rioja
En este segundo caso de estudio, se implementó el sistema de gestión energética iGreen en una planta de embotellamiento de vino. Dicho edificio de 14.000 m2 ubicado en la Comunidad de La Rioja y construido por el arquitecto Iñaki Aspiazu en 2007, cuenta con seis alturas debajo de este singular espacio que alcanzan los 30 metros de profundidad.
Al instalar iGreen la planta embotelladora/bodega:
- Definir una línea base de consumo eléctrico cuyo objetivo es poder valorar los ahorros generados en la optimización del coste del suministro eléctrico mediante la plataforma iGreen.
- Optimizar el precio del término de potencia.
- Obtener una comparativa entre la potencia contratada y la potencia facturada.
- Disminuir la potencia máxima demandada.
- Deslastrar cargas.
- Reducir la potencia de los equipos instalados.
- Detectar los incrementos de la energía reactiva por parte de la plataforma iGreen.
En la Figura 4 se puede observar el desglose de consumos para la bodega de vinos entregado por el sistema iGreen correspondiente al mes de octubre.
Conclusiones
De una factura con un consumo de eléctrico 290.924 kWh durante el primer periodo, un coste de la energía de 29.213 euros/periodo, y una inversión en equipos de 48.315 euros, el ahorro detectado gracias a la implantación de la solución iGreen fue calculado en un 32%, lo que representó 5880 euros/periodo. Principalmente se eliminaron consumos latentes y se realizó un mejor manejo de la demanda energética.
Edificio de oficinas en Barcelona
El tercer caso de estudio es la implantación del sistema de gestión energética iGreen en tres edificios de oficinas pertenecientes a la misma empresa y ubicados en el área metropolitana de Barcelona. Sus funciones principales son oficinas y laboratorios. El terreno destinado a estos edificios es de 28.000 m2.
Al instalar el sistema iGreen en el edificio se logró:
- Asesorar energéticamente el uso y suministro de energía.
- Analizar el rendimiento económico del aprovechamiento de la instalación fotovoltaica existente en el edificio.
- Analizar los consumos remanentes existentes en los tres edificios, considerando los consumos continuos nocturnos.
- Implementar nuevas tecnologías que incentiven el ahorro energético.
- Luego de analizar la información recopilada, se pudo lograr lo siguiente:
- Se detectaron consumos térmicos en días festivos que suponen un elevado sobrecoste en la factura final de electricidad.
- Se detectaron consumos remanentes continuos en el equipamiento de la cocina que tras su revisión ha permitido reducir un sobrecoste económico.
Conclusiones
Con un consumo eléctrico de 695.726 kWh/periodo y un coste de energía de 76.834 €/periodo y un coste en generación de fotovoltaica de 2.539€, y una inversión en equipos de 34.091€, el retorno de la inversión de ha realizado en 18 meses, con unas cifras de ahorro de:
- Ahorro detectado 6.698 €/periodo (29%) Junio-Septiembre 2013.
- Ahorro detectado: 56.944 kW/h (10%) en el mismo periodo.
Conclusiones
A continuación se indican los beneficios de instalar inBuilding Smart Grid:
Ahorro energético: El 40% del consumo energético europeo viene de la edificación (Pérez-Lombard et al., 2008). El ahorro potencial alcanzable en España por la instalación de sistemas de control, gestión y monitorización de consumos, estimando ahorros del 25%, alcanza los 13.145 M€ (datos estimados por Euroconsult).
Ahorro económico: Los tiempos medidos de amortización por la instalación de iGreen están por debajo de los 24 meses.
Información en tiempo real de cuándo y dónde se está consumiendo, los usuarios sólo tienen información de cuánto consumen a través del recibo de la luz, es necesario saber cuándo y dónde se está consumiendo para poder llevar a cabo medidas de ahorro energético.
Gestión eficiente de la red y actuación automática en tiempo real: el sistema gestiona picos de consumo internos con el fin de reducirlos trasladando las cargas de consumo secundarias ha valles existentes dentro del consumo general. Gestiona la demanda y el uso de la energía con respecto a los costes energéticos existentes en el mercado y adapta de manera inmediata a los cambios de contrato y franjas horarias existentes con respecto a un periodo de menor coste.
Interoperabilidad entre los diferentes sistemas bajo un mismo protocolo de comunicación standard.
Conservar niveles de confort, salud y seguridad del edificio o infraestructura
Facilita la gestión de propietarios, gestores y responsables de mantenimiento de edificios con una gestión centralizada local y remota
Facilidad de empleo e interpretación: La información se presenta de forma sencilla, personalizada y amigable, traduciendo los consumos energéticos directamente a euros para conocer su impacto económico.
Cumplimiento con la Directiva Europea de eficiencia energética en la edificación, la Directiva 2010/31/UE insta a “la instalación de sistemas de control activos, como sistemas de automatización, control y gestión orientados al ahorro de energía, cuando se construya un edificio o se efectúen en él reformas de importancia”. Facilita además cumplir con las exigencias de ahorro energético del Código Técnico de la Edificación, mejorar la calificación energética de un edificio, implantar la ISO 50001 de Gestión energética, obtener puntos certificado LEED y otras certificaciones.
Ahorros certificados según el protocolo IPMVP y CMVP.
Referencias
- Parlamento Europeo (2010). Directiva 2010/31/UE del Parlamento Europeo y del Consejo de 19 de mayo de 2010 relativa a la eficiencia energética de los edificios.
- Pérez-Lombard, L, Ortiz, J., Pout, C. (2008). A review on buildings energy consumption information. Energy and Buildings, p 394-398.