Mejora de la eficiencia energética en la edificación a través de la monitorización y auditorías energéticas. Proyecto ME3A

Comunicación presentada al III Congreso Edificios Energía Casi Nula:

Autores

• Lorena Druet, Jefe de proyecto, Fundación HABITEC
• Diego Fernandez, Director Técnico, Fundación HABITEC

Resumen

Este comunicación presenta el proyecto ME3A, financiado por la Junta de Andalucía, y que se centra en la mejora de los procesos de toma de datos, análisis y propuesta de mejoras de las instalaciones consumidoras de energía en los edificios. Engloba la definición de los equipos y procesos para la adquisición de datos en los edificios, así como el tratamiento posterior que permite cuantificar en coste y energéticamente las opciones de ahorro

Introducción

ME3A, Mejora de la Eficiencia Energética de los Edificios en Andalucía, es un proyecto de aplicación del conocimiento concedido por la Consejería de Economía, Innovación, Ciencia y Empleo de la Junta de Andalucía, actual Consejería de Economía y Conocimiento (CEC), en la convocatoria de 2011. El proyecto tiene 26 meses de duración, empezó el 1 de mayo 2014 y finalizará el 30 de junio de 2016.

ME3A se desarrolla en colaboración con distintos grupos de investigación; el grupo de eficiencia energética de HABITEC, como coordinador del proyecto, el grupo de máquinas y motores térmicos de la Universidad de Málaga (UMA), el grupo de telecomunicaciones de CITIC, los grupos de termotecnia y de Ingeniería Electrónica de la Universidad de Sevilla (US).

El objetivo principal del proyecto ME3A es mejorar la eficiencia y el ahorro energético en la edificación en Andalucía. Para conseguirlo el proyecto desarrolla cuatro herramientas:

• Interfaz de Monitorización de consumos eléctricos globales (PT3). Permite a los propietarios de los edificios seguir el consumo de su edificio y el análisis detallado comparativo de edificios de la misma tipología. ME3A monitoriza hoy en día 30 edificios.
• Sistema de monitorización de múltiples parámetros de edificios (PT4) (temperatura, humedad, presencia, iluminación, etc.).
• Aplicación informática de evaluación de ahorros energéticos (PT5). Esta herramienta mejora las aplicaciones existentes de evaluación de mejoras a través del ajuste de los consumos reales obtenidos con la monitorización.
• Definición de protocolos de auditorías (PT6) para distintas tipologías edificatorias.

Esta comunicación se centra en los desarrollos y resultados obtenidos del paquete de trabajo 3.

Esquema de trabajo

Las Figura 1 y Figura 2 muestran las relaciones entre los distintos paquetes de trabajo del proyecto y las actuaciones realizadas en los distintos edificios.

El proyecto empieza con el paquete de trabajo de monitorización de los consumos eléctricos (PT3) donde, aparte de seleccionar los edificios y desarrollar la plataforma de monitorización, se realiza un análisis de estos consumos; el ajuste de la potencia, la detección de consumos anómalos, la comparación entre pares y la extracción de los datos de consumos de frio y calor del edificio.

Una vez seleccionados los edificios con mayores consumos y usos, se empieza con las auditorías de estos edificios (PT6).

Finalmente se implementa el paquete de trabajo 5, que consiste en ajustar las medidas de ahorros propuestas por el programa de calificación energética Ce3 usando los datos de consumos de calor y frio proporcionado por el PT3.

Monitorización de los consumos

Recogida de datos

La recogida de los datos de consumos de los 29 edificios se realiza a través de la lectura remota vía los modem de los contadores de la distribuidora. Tras estudiar en detalle las distintas soluciones existentes en el mercado, esta solución ha sido la elegida por el consorcio por su limitado coste y su rapidez de ejecución. No necesita ni la instalación, ni la integración de nuevos equipos, únicamente la instalación de un modem en caso de que el contador no lo tuviera.

Una vez configurado el Datalogger, éste realiza la llamada a cada contador vía GSM o GPRS, descarga los datos, los almacena internamente y los envía al servidor. Este servidor puede ser o bien una plataforma de gestión energética o bien un servidor FTP.

Plataforma de monitorización

Funcionalidades

La plataforma de monitorización está siendo desarrollada por el equipo de ingenieros de CITIC. Tras estudiar en profundidad las plataformas existentes y sus funcionalidades el equipo de HABITEC definió los requisitos de la interfaz de usuario de la herramienta de monitorización. Se resumen a continuación:

• Descarga y actualización de los datos:
  • Cada 6 horas, si el modem se comunica por GSM (modem compañía),
  • Cada hora si se instala un nuevo modem (comunicaciones vía GPRS).
• Monitorización de los datos cuarta horario de cuatro variables,
  • Potencia
  • Energía activa
  • Energía reactiva
  • Cos φ
• Flexibilidad en la visualización de los datos
  • Contador/Edificio individual o comparativa entre edificios por consumo total y por consumo normalizado por superficie
  • Agregación de los datos de forma horaria, diaria, semanal, mensual o anual
• Dashboard y Widget configurables en función de las necesidades
• Envío de informe mensual configurable
• Avisos programables (Alarmas).

Ahorro energético y económico

Monitorizar los consumos, aunque de forma global, a través del contador de la distribuidora, es muy útil a la hora de generar ahorro, tanto económico como energético. La monitorización efectivamente nos presta varias herramientas a través de las cuales analizar y entender mejor los consumos y de esta forma generar ahorros.

Se resume a continuación lo que permite la herramienta de monitorización:

• Simular las facturas de la distribuidora y comprobarlas.
• Ajustar la potencia contratada y la adecuación de la tarifa y contrato.
• Comprobar el consumo de reactiva diariamente.
• Detectar consumos anómalos en ciertos momentos (por la noche o por el fin de semana), a través de alarmas o análisis de consumos.
• Incentivar el ahorro a través de la comparación con los pares.

Listado de edificios monitorizados

A continuación se presenta el listado, por tipología, de los 29 edificios monitorizados, seleccionados por la Fundación HABITEC en la provincia de Málaga:

• 10 Centros de salud
• 3 Polideportivos
• 1 Museo
• 1 Edificio de ocio
• 14 Oficinas

Análisis de datos

Ajuste de potencia

Una vez obtenidos datos de consumo durante unos meses, y sobre todo después de un año de monitorización, la primera actuación qué realizar es el análisis del ajuste de la potencia contratada pues en varios casos la potencia contratada supera mucho la potencia real. En la Figura 4, podemos observar cómo la potencia contratada, de 140 kW, supera la potencia realmente demandada por el edificio y se puede ajustar la potencia. El primer ajuste se realizó disminuyendo a 80kW, meses después se volvió a ajustar a una potencia inferior de 55 kW.

En España, tras las distintas revisiones de tarificaciones y facturaciones eléctricas, ajustar la potencia contrata supone un ahorro muy importante. En el mencionado caso, la reducción total de potencia consigue disminuir el coste cada mes de 558€, sin IVA, y 703€ incluyendo los distintos impuestos (impuestos sobre la electricidad e IVA). El coste inicial mensual de esta empresa era de 2.775€/mes, por lo que el ahorro conseguido con esta medida ha sido de un 25%.

Detección de consumos anómalos

La plataforma de monitorización es muy útil para detectar consumos anómalos por la noche o durante los fines de semana. En la Figura 5 se pude observar cómo, durante la noche del 8 de enero, el consumo nocturno sube de 4kWh a 12kWh por hora respecto a los demás días. Es un claro ejemplo de consumo anómalo. Es este caso probablemente un empleado haya dejado encendida la calefacción en algunas estancias.

Comparativas entre pares

La comparación de los consumos de distintos edificios de la misma tipología también permite identificar consumos anómalos, comportamiento fuera de lo normal o simplemente ineficiencia en los sistemas de climatización y uso del edificio.
La Figura 6 muestra los consumos eléctricos totales, normalizados por superficie, de distintos centros de salud. Se observa cómo pasa el consumo de un mínimo de 4 kWh/m2 en abril y noviembre a unos máximos de entre 14 y 16 kWh/m2 en julio y agosto. En invierno el consumo oscila entre 6 y 10 kWh/m2.

En cuanto a los centros de salud, se observa en la Figura 7 cómo pasa el consumo de un valor inferior a 3 kWh/m2 en abril a unos máximos de 6 kWh/m2 en julio. En invierno, por haber sido el invierno de 2016 muy suave, el consumo oscila entre 3 y 4  kWh/m2.

Auditorías energéticas

A raíz del informe, E.6.1 – Definición de protocolos, realizado en la primera fase del proyecto por el grupo de Energética de la Universidad de Málaga (GE UMA), se definieron dos tipos de auditorías que realizar:

• Una auditoria simplificada consistiendo en realizar una visita en el edificio tomando nota de los sistemas de climatización, sistema de iluminación y envolvente, completada por la realización del certificado energético de estos edificios (Ce3).
• Una auditoria más profunda incluyendo, aparte de lo mencionado en el punto 1, la realización de una simulación energética del edificio y un análisis de viabilidad técnica y económica de las medidas de mejoras energéticas.

Conclusiones

La monitorización de consumos eléctricos globales asociada a una auditoría simplificada de edificios son herramientas muy simple y poco costosa que tienen un gran potencial para generar ahorros tanto económicos como energéticos.

En particular la revisión de la potencia contratada es una de las actuaciones más rápida y fácil de poner en marcha. En el estudio realizado en el marco de este proyecto, de los 29 edificios monitorizados (en su mayoría, edificios de oficina y ambulatorios), el 25% de ellos revisaron la potencia contratada generando importantes ahorros alcanzando en algunos casos hasta 700€ mensuales.

Se puede encontrar más información relativa al proyecto en la web de ME3A.

Agradecimientos

El proyecto ME3A está financiado por la Consejería de Economía, Innovación, Ciencia y Empleo de la Junta de Andalucía, actual Consejería de Economía y Conocimiento.

Referencias

• Proyecto ME3A (18 abril 2016).