26 marzo 2011

Cuantificando el ahorro conseguido con sistemas de automatización


Bibliografía: Biberach University of Applied Sciences Literature study by Martin Becker, Peter Knoll
El incremento de los costes de la energía hace necesario que la cuantificación de los ahorros que podemos conseguir con medidas de eficiencia energética sea valorado convenientemente antes de tomar inversiones que supongan inversiones destacables. El ahorro de costes que podemos conseguir es también tremendamente variable según tomemos o no la decisión correcta en cada momento (2 al 90 % en ahorro).

Hay medidas que son altamente efectivas mientras que otras que pueden parecer a priori convenientes no consiguen resultados significativos o el retorno de la inversión o payback es demasiado dilatado. De ahí la importancia del estudio del que hablamos hoy "Sustainable Energy Technology". Se trata de un análisis llevado a cabo en la universidad alemana de Biberach donde se estudian los ahorros que podemos conseguir en los edificios llevando a cabo actuaciones de automatización.  Consideramos este estudio sumamente interesante pues nos permite hacernos una idea clara de dos cosas fundamentales que muchas veces se pasan por alto:
  1. Variabilidad en los resultados: Los resultados más importantes de este estudio son que cuantifican con precisión la variabilidad en los ahorros que podemos conseguir según las decisiones que tomemos. Esta variabilidad es altísima lo que indica la importancia que tiene la ingeniería en el ahorro energético. Medidas que pueden parecer similares consiguen ahorros muy diferentes. Vemos por ejemplo que los ahorros en iluminación pueden ir del 10 al 90 %. Este es el hecho más destacable de este estudio.
  2. Potencial de ahorro:  Este estudio confirma lo encontrado en tantos otros en cuanto a que el potencial de ahorro energético en los edificios es realmente importante.
Ejemplo: Interacción optimizada entre los componentes de refrigeración mediante un control y gestión mejorada.

El ciclo de refrigeración es altamente dinámico y muy dependiente de la interacción entre los distintos componentes que lo conforman. Incluso en un ciclo frigorífico perfectamente calculado (no siempre es así) y en buen estado (en los antiguos el potencial es mayor) trabajar sobre automatización permite obtener hasta un 35 % de ahorro adicional. Los puntos sobre los que se actúa son los siguientes:
  1. Condiciones de operación: Las mejoras en las condiciones de operación están definidas por la manera de operación de la planta.
  2. Componentes y refrigerantes: Definido por diseño, planificación y puesta en marcha.
  3. Automatización de planta de refrigeración: El proceso de refrigeración es altamente dinámico y tiene una alta influencia en los costes de operación.
  4. Implementación y diseño.
Eficiencia energética de los sistemas de energía del edificio

La principal pregunta que nos haremos al plantearnos trabajar sobre un proyecto de eficiencia energética en los edificios es estimar cuánto ahorro energético conseguiremos mediante un proyecto de automatización de una habitación. ¿Cómo podemos alcanzar y mejorar este ahorro energético?¿Cómo podemos desarrollar y ensayar nuevas estrategias de control?

Los ahorros y plazos de amortización que pueden conseguirse por sectores son los siguientes:
  • Operación. Comportamiento del usuario, parámetros de control y gestión activa de la energía. El ahorro de energía potencial es de 5 - 20 % y la amortización estará entre 0-5 años.
  • Ingeniería de servicios del edificio. Calefacción, ventilación, iluminación, aire acondicionado, accionadores eléctricos de control avanzado, calentamiento y energía. El ahorro de energía potencial es de 10 - 60 % y la amortización estará entre 0-5 años.
  • Envolvente del edificio. Mejoras en aislamiento, ventanas, puentes térmicos, estructuras de edificios, materiales producen un ahorro potencial superior al 50 %. El plazo de amortización de las mejoras estructurales es sin embargo alto pues irá de 10 a 60 años.
Potencial de automatización de automatización de edificios

Las estrategias de optimización paso a paso a considerar son las siguientes:
  • Operación permanente.
  • Programa nocturno (night setback).
  • Operación programada.
  • Control de demanda.
  • Control adaptativa.
  • Control de aprendizaje.
  • Control suave.
  • Inteligencia computacional.
Optimización de sistemas simples:

La optimización de sistemas simples en los edificios podemos clasificarla en los siguientes apartados:
  • Optimización de ventilación y aire acondicionado. Programa nocturno, ventilación natural, presencia, control de demanda.
  • Optimización de calentamiento/enfriamiento: Zonificación y control de habitación, temperatura de alimentación por demanda controlada, energía de enfriamiento por demanda controlada.
  • Optimización de iluminación: Luz día/control de presencia, iluminación regulable.
Automatización total del edificio y sistemas de control
  • Evitar pérdidas de energía por operaciones contraproductivas de sistemas simples (ej. iluminación artificial, toldo-luz día, calentamiento - enfriamiento).
  • Optimización de diferentes sistemas para una cooperación de energía eficiente (ventilación con intercambiador de calor tierra-a-aire opcional o colector de aire solar).
Bibliografía: Energy Saving Potential with Advanced building Automation and Control
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