Eficiencia Energética: El Sistema de Control como pieza clave - Página 1
Oportunidades de ahorro energético en oficinas
“El Sistema de Control como Pieza Clave de un Plan de Eficiencia Energética ”
Fernando Sevillano
Carlos Navares
Madrid, 25 de noviembre de 2010
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Contenidos
1. Definición de BMS
2. Situación y requerimientos generales
3. Escenario Actual: Demanda, Precios y Normativas
4. Oportunidades de Ahorro Energético en Edificios
5. Solución BMS / Eficiencia Energética CMC&Wonderware
6. Casos de éxito
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2. Situación y requerimientos generales
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2. Situación y requerimientos generales
• Sistemas escalables, abiertos, estándares.
• No dependencia de hardware
Reducción TCO (Total Cost Onwership)
• Diseño proyecto
• Reducción riesgo
• Reutilización
Reducción coste ingeniería
• Modificaciones y/o mejoras
• Detección averías en Tiempo Real
• Reducción tiempo de avería (MTBF)
• Mejora preventivos
• Alta disponibilidad y redundancia
Reducción costes mantenimiento
• Único sistemas de gestión
• Supervisión local y descentralizada
• Mejora la calidad de servicio a usuarios
• Mejora la seguridad
• Capacidad de análisis
Mejora la calidad de gestión
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3. Escenario Actual: Demanda, Precios y Normativas
Eficiencia Energética es un conjunto de políticas y estrategias para reducir la energía que emplean
determinados dispositivos y sistemas sin que se vea afectada la calidad de los servicios suministrados.
Hoy en día existen diversos factores macroeconómicos, políticos y estratégicos que hacen obligatorio y necesario dar
prioridad al establecimiento de Planes de Eficiencia Energética en donde la implantación de un sistema de supervisión
y control global es pieza clave integradora
¿Qué se entiende por EFICIENCIA ENERGÉTICA? ¿Que factores la impulsan?
Crecimiento de la
DEMANDA y PRECIOS
Nuevos marcos
NORMATIVOS
Entorno POLÍTICO y
MEDIO AMBIENTE
Necesidad de EFICIENCIA
ENERGÉTICA
Protocolo de Kioto (1999). Regulación de emisiones
Directiva 2002/91/CE sobre eficiencia energética en los edificios
Plan de Ahorro y Eficiencia Energética para España 2002-2010 (E4)
Código técnico de la Edificación (CTE)
Reglamento de instalaciones térmicas en los edificios (RITE)
Certificación energética de los Edificios,
El incremento de los precios de la energía, tanto para petróleo,
gas natural y electricidad.
Crecimiento natural de la Demanda a nivel global, crecimiento
previsto de países aun en fase de desarrollo.
Asegurar el suministro de energía reduciendo la dependencia
energética de los combustibles fósiles
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3. Escenario Actual: Demanda, Precios y Normativas
La energía consumida en la mayoría de los procesos
industriales representan en términos generales entre un
25-50% de los costes.
La energía consumida por edificaciones representa
valores cercamos al 40% del consumo energético en
EEUU y Europa.
El consumo energético de la sociedad actual se concentra como es conocido en la
Industria, Transporte y en la Edificación…
La edificación es uno de los grandes consumidores energéticos de nuestra sociedad, junto con los
transportes o la industria.
Este hecho unido a que a un edificio se le supone un largo periodo de vida, hace que sea muy
interesante invertir en el ahorro energético cuando se construye. El periodo de amortización siempre
será corto, en relación a la vida del edificio.
Consumo Energético por Sector
Fuente: Energy Information Administration
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4. Oportunidades de Ahorro Energético en Edificios
Dentro de un edificio tenemos 3 partidas principales en cuanto consumo energético:
Climatización, Iluminación y Equipamiento informático.
Según estudios, el reparto de consumo energético para
un edifico dependerá del tipo edificación (oficinas,
hoteles, centros comerciales, etc.) pero podría
establecer el siguiente reparto aproximadamente.
Este caso planteado responde a un edificio de oficinas
altamente equipado en equipos informáticos, en otro
tipo de edificio no tan tecnológico, el consumo de
iluminación y climatización supone fácilmente un 20% y
75% respectivamente Figura 2. Reparto consumo Edificio Oficina
Fuente: UK Energy Efficiency Best Practice Program;
Energy Consumption Guide 19; Energy Use in Office• Calefacción
• Aire AcondicionadoClimatización
Iluminación
Equipamiento Informático
• Teléfonos IP
• Puntos de acceso inalámbricos
• Cámaras IP
• Desktop PCs
• Portátiles, Periféricos
• Servidores, swiches, Routers…
• Luminarias, fluorescentes,...
• Iluminación exteriores
Los potenciales ahorros de consumo
energético y las exigencia de las
normativa hacen de la implantación de
sistemas de control una de las piezas
claves para lograr objetivos en
eficiencia energética en los edificios.
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4. Oportunidades de Ahorro Energético en Edificios
En consumos referidos a iluminación podemos lograr ahorros superiores al 80%
mediante detección de presencia, regulación y uso de reactancias electrónicas.
El nuevo Código Técnico de la Edificación (sección HE3) establece que deben establecerse medidas de eficiencia
energética en las instalaciones de iluminación a todos los edificios de nueva construcción, tanto residenciales como
del sector terciario, y a la rehabilitación de edificios comerciales y administrativos, si se renuevan las instalaciones de
iluminación. Se exige determinados coeficientes de eficiencia y la existencia de sistema de regulación y control.
Figura 3. Oportunidad ahorro Iluminación
Entre otras medidas de reducción de consumo se
encuentran:
Establecimiento de sistemas de control de presencia y/o
temporizadores para encendido/apagado
Instalación de sistemas de aprovechamiento de luz natural
(dependiendo de orientación del edificio y el entorno), y
regulación de las luminarias situadas en zonas próximas a
ventanas, lucernarios.
Instalación de luminarias más eficientes
12% Ahorro detección de presencia
40% Ahorro por regulación
30% Ahorro reactancias electronicas
Consumo real 18%
Ahorro
potencial
82%
En el grafico se valoran que posibles ahorros que podemos tener en una instalaciones eficiente de iluminación. Con el
uso de reactancias electrónicas en lugar de magnéticas se consigue un 30% de ahorro, con regulación de la
iluminación para no tener niveles de luz superiores al necesario se logra hasta un 40% de ahorro, y la detección de
presencia hasta un 12%.
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4. Oportunidades de Ahorro Energético en Edificios
En consumos referidos a Climatización podemos lograr ahorros superiores al 50%
mediante detección de presencia, y uso eficiente de cerramientos
La calefacción y el aire acondicionado son sin duda los grandes
consumidores de energía en los edificios. Además de la
importancia del “Confort” (humedad y temperatura) en el
rendimiento laboral (bajas).
Podemos lograr reducciones importantes mediante 2 factores:
regular temperatura consigna con detección de
presencia (7% de energía por ºC)
Uso “inteligente” y automático de cerramientos
(persianas, toldos)Figura 4. Oportunidad ahorro Climatización
Si disponemos de un sistema capaz de rebajar o aumentar la temperatura de consigna de forma automática cuando en
una estancia no se detecte presencia, estaremos ahorran en torno a un 7% de energía por cada ºC que se aleje de la
temperatura de consigna de la de confort, mientras la estancia está desocupada. Se puede establecer desviaciones de
2 o 3 ºC sin perjudicar el confort, si el sistema de climatización tiene una respuesta rápida cuando regrese la persona.
Por otro lado, podemos lograr ahorros del 30% haciendo un uso inteligente y automático de los cerramientos. En
invierno, si hace sol, podemos hacer que las persianas y toldos se recojan para que la propia radiación solar caliente
el interior del edificio. En verano, si toca sol en una fachada y la estancia está desocupada, lo ideal es que la protección
solar actúe, minimizando la demanda energética de aire acondicionado.
20% Ahorro detección de presencia
30% Ahorro contro l cerramientos
Consumo real 50%
Ahorro
potencial
50%
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4. Oportunidades de Ahorro Energético en Edificios
En consumos referidos a equipamiento informático podemos lograr ahorros superiores
al 50% mediante establecimiento de controles de apagado cuando no se utilizan
Equipamiento Informático
• Equipos Periféricos Financieros
• Cajeros
• Teléfonos IP
• Puntos de acceso inalámbricos
• Cámaras IP
• Desktop PCs
• Portátiles
• Servidores
• Impresoras
• Swiches, Routers…
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4. Oportunidades de Ahorro Energético en Edificios: Aportación energética
Algunos estudios valoran los ahorros del uso de Energías Renovables: utilizando Energía
solar baja temperatura (ACS) hasta de un 70% de ahorro y para Fotovoltaica hasta un
10% (rentabilidad).
El Código técnico de la Edificación (CTE HE4/HE5), implica el cumplimiento de unos
requerimientos básicos en cuanto a:
• Utilización de energía solar térmica de baja temperatura (ACS, Agua Caliente Sanitaria) … “En
los edificios, con previsión de demanda de agua caliente sanitaria o de climatización de piscina
cubierta, ….sistemas adecuada a la radiación solar global de su emplazamiento y a la demanda de
agua caliente del edificio”
• Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica. : “sistemas de captación y transformación
de energía solar en energía eléctrica por procedimientos fotovoltaicos para uso propio o suministro
a la red.…..”
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5. Solución CMC: El Sistema de Control como pieza Clave
El establecimiento de un Plan Especifico de Eficiencia Energética es un requerimiento
absolutamente necesario, donde se definan los objetivos y estrategia a seguir.
Los Objetivos que debieran considerarse en cualquier plan
serán:
OBJETIVO PRINCIPAL: ahorro energético para las
diferentes áreas y partidas identificadas en los estudios o
auditorías realizadas de forma previa al establecimiento
del Plan Específico.
OBJETIVO SECUNDARIO: Aumento de niveles en la
productividad, mediante la optimización de procesos,
planificación del mantenimiento y mayor eficiencia de los
propios equipos.
OBJETIVO SECUNDARIO: Aumento de la
disponibilidad de las instalaciones para minimizar los
paros en la producción o prestación del servicio debidos
a problemas de suministro o calidad de energía eléctrica.
Ahorro Energético
Aumento Productividad
Aumento Disponibilidad
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5. Solución CMC: El Sistema de Control como pieza Clave
Para lograr estos objetivos se debe establecer una estrategia basada en las tres vertientes
pertinentes a cualquier Plan: las Personas, los Procesos y la Tecnología.
Hábitos eficientes (Cultura de empresa)•Implantación de buenos hábitos en términos de eficiencia y políticas de no despilfarro e
involucración con la política energética planteada.
•Estimación ahorros entre 2 - 10% simplemente modificando ciertas conductas.
PERSONAS (Hábitos
Eficientes)
PROCESOS (Políticas y estrategias internas)
TECNOLOGÍA(Sistema de
Control)
Establecimiento de políticas y
procedimientos• Establecimiento de políticas y
procedimientos Impulsados a nivel de
Dirección.
• Establecimiento de mecanismos o comités
internos de seguimiento de objetivos y de
los planes específicos establecidos en
materia energética, formación, análisis de
desviaciones y establecimientos de medidas
correctivas.
Sistema de Control•Obtener información de dónde,
cómo y cuanto consumimos,.•Actuar sobre los sistemas y
dispositivos
•Disponer de un histórico de
consumos y medidas que
permitan seguir la evolución.
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5. Solución CMC: El Sistema de Control como pieza Clave
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5. Solución CMC: Una Arquitectura centralizada con control distribuido
La arquitectura planteada considera distintos niveles, desde los propios dispositivos, la
propia red y PLCs para control local de instalaciones de los edificios, y por ultimo el
sistema de control centralizado integrador y supervisor de las políticas.
SISTEMA DE CONTROL CENTRALIZADO
• Establecimientos de Políticas
• Monitorización, alarmas
• Cuadros de mando, Seguimiento KPIs
• Gráficos de consumos con distribución
lógica y geográfica.
• Revisión y Optimización de políticas
• Simulaciones de escenarios
SISTEMA DE CONTROL LOCAL
• Ejecución de Políticas
• Monitorización y Seguimiento
• Distribución de ordenes de Control y
Regulación
• Agregación de información
• Localización
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Integración de sistemas.
Wonderware ha integrado diferentes sistemas
Climatización, Iluminación, Detención de incendios,
Escaleras…
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5. Solución CMC: Ejemplos de Objetos a gestionar
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5. Solución CMC: Información ad-hoc en tiempo real
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5. Solución CMC: Una navegación rápida e intuitiva
La navegación de la aplicación en
la pantalla principal tendrá los
siguientes niveles:
Mapa geográfico
Plano de planta
Estadísticas e Informes
Alarmas
Integración de funcionalidad Geo-SCADA en el interface HMI de la aplicación permite tener resultados muy
interesantes desde el punto de vista tanto interno como de Marketing
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5. Solución CMC: El Sistema de Control como pieza ClaveCiclo de mejora continua
Considerar el sistema de control como eje integrador de todo el ciclo de control de
eficiencia energética, desde la monitorización de los consumos, integracion de todos los
sistemas, motor de la lógica de eficiencia (interconexión de sistemas y dispositivos,
sensores, etc.), y sobre todo como herramienta de supervisión del Plan de Eficiencia.
Optimización de Políticas
Establecimiento y revisión continua de las políticas de eficiencia energética
Reporting de Reducciones de Consumos y Gastos
Informes de Reducciones de consumos y costes,
Mostrando los principales KPI.
Benchmarking por zonas, instalaciones, fabricantes,
edificios,…
Establecimiento de Lógica de control eficiente
Establecimiento de la lógica de control de uso eficiente de las instalaciones
Personalizado a las necesidades de la empresa y características propia del edificio
(orientación, ubicación, entorno…)
Monitorización en tiempo real de consumos a nivel de dispositivo
Mediciones en tiempo real de los consumos y gastos
Situación detallada de consumo de cada dispositivo
Eficiencia Energética mediante lógica de control
eficiente
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5. Solución CMC: Principales Beneficios
Mediante la implantación del sistemas de control adecuados podemos lograr beneficios
en:
Cumplimiento de objetivos de ahorros energéticos, que en el caso de edificios puede
suponer 20% - 30% de ahorro.
Mayor eficiencia y alargamiento de la vida útil de equipos.
Mayor disponibilidad de los mismos.
Reducción de costes de mantenimiento, optimización de planificación del
mantenimiento.
Periodo de amortización (probablemente nunca supere 10 años) por debajo de la vida
útil de los equipos y del edificio.
Contribución y respuesta medioambiental.
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6. Caso de Éxito: Sede Corporativa Logitek
Descripción
del Proyecto
Integración de la gestión en tiempo real de los sistemas de:
Eléctricos: cuadros, consumos, SAIs
Climatización: VRV, fancoils, ventilacion…
Iluminación: persianas, escenas, panel de iluminación, detectores
Seguridad: central anti-incendios, central seguridad,
Implantación de plataformas Wonderware Intouch y System Platform
Sistema de Control de Instalaciones Sede Corporativa Logitek
Resultados
obtenidos
Puesta en marcha de los protocolos de actuación de alto nivel:
Apertura, cierre, evacuación, etc.
Sistema inteligente iluminación
Sistemas de seguridad
Partners involucrados
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6. Caso de Éxito: Sede Corporativa Logitek
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6. Caso de Éxito: Sede Corporativa Logitek
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6. Caso de Éxito: Bank of America
Bank of America Corporation (BAC)
implanta una solución para gestionar
remotamente 3.200 sucursales
El centro de control remoto ( iC3 = Charlotte-based
Intelligent Command & Control Center) monitoriza y
controla desde un único sistemas instalaciones de:
Climatización, con mas de 13.000 unidades
Iluminación y otros sistemas.
TRIDIUM aporta la plataforma tecnológica que permite monitorizar, controlar y explotar la información
eficientemente. La solución se integra con tecnologías CISCO
El sistema iC3 permite detectar fallos en las instalaciones, y ejecutar algoritmos de control y
diagnosis, que permiten optimizar el mantenimiento preventivo.
Desde que iC3 se puso en marcha hace un año (Enero 2008), los consumos de energía y emisiones de
gas (GHG) han disminuido aproximadamente en un 11%. Con una implantación completa del sistema se
prevee un ahorro de 26.850 Tons CO2e al año, y para el 2017 se estiman 225.500 Tons CO2e (equivale a
97 millones de litros gasolina).
La previsiones de reducciones de consumos de energia (KWh) y emisiones GHG son del 10% al
15%, lo que suponen millones de dólares anualmente.
Como beneficio adicional de la implantación del sistema es la reducción de visitas de mantenimiento
no productivas o no identificadas relativas a incidencia con los sistemas de Climatización, Iluminación.
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Sistema de Control Edificio Nanotecnología UPC
Descripción
del Proyecto
Integración de la gestión en tiempo real de los sistemas de:
Eléctricos: cuadros, consumos, SAIs
Climatización: VRV, fancoils, ventilacion…
Iluminación: escenas, panel de iluminación, detectores
Seguridad: central anti-incendios, central seguridad
Sistema de Control Edificio de Nanotecnología (Universidad Politécnica de Cataluña)
Resultados
obtenidos
Número ilimitado de usuarios a través de Internet / Intranet.
Auditoria de cambios en la base de datos, almacenamiento, y CSV.
Calendario y programación de horarios.
Tendencias. Acceso a históricos, alarmas, gráficos, horarios y cambio de parámetros de programación vía navegador Web.
Acceso protegido por contraseñas.
Conexión con múltiples controladores de aplicaciones Java, vía Ethernet.
Servidor Web con datos dinámicos, correo electrónico, alarmas, etc...
Conexión a Internet TCP/IP-SNMP.
Control real de la instalación, lazos de regulación, calendarios, alarmas.
Protocolos distintos en el mismo sistema (LON y Modbus.).
Partners involucrados
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Sistema de Control de Instalaciones Hotel Axxioma
Descripción
del Proyecto
Gestión del control de la producción de frío con una enfriadora, y de calor con dos calderas.
Producción de agua caliente sanitaria.
Circuito solar.
La climatización de los Forums con 5 climatizadores Free-Cooling.
La extracción de aire del muelle de carga de los forum, aseos de los forum, vestuarios, recepción, pasillos, comedor con extractores.
Lecturas de estados, alarmas de la central de incendios, grupos de presión de agua, grupos de presión de incendios
Sistema de Control de Instalaciones Hotel Axxioma
Resultados
obtenidos
Para el realizar el sistema de gestión se montan 3 controladores Trend IQ3xcite alimentados a 230V comunicados a través de Ethernet vía TCP/IP, más las tarjetas necesarias de E/S para controlar todos los elementos del sistema (elementos de campo, actuadotes, válvulas, maquinaría, …)
Los controladores se ubican en 3 cuadros, colocados uno en la cubierta y otro en la planta 1, y uno colocado en el sotano).
En el puesto de control de instala una PC que supera las prestaciones necesarias para el software 963 de supervisión, que presentará valores sobre los esquemas de la instalación, gráficos dinámicos, gestión de alarmas, horarios.
Partners involucrados
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Muchas gracias
Fernando Sevillano
Carlos Navares
Oportunidades de ahorro energético en oficinas
“El Sistema de Control como Pieza Clave de un Plan de Eficiencia Energética ”