Cálculo del consumo de energía mientras los electrodomésticos

Cálculo del consumo de energía mientras los electrodomésticos están apagados
y siguen conectados
Resumen Ejecutivo
Las “cargas fantasmas” o “gasto oculto”, como su nombre lo indica, son cargas
eléctricas que circulan constantemente por la red de distribución eléctrica, y no
tenemos posibilidad de contabilizar, esto sólo lo pueden hacer las compañías
eléctricas. En otras palabras, el gasto oculto es la energía que consumen los aparatos
en modo Stand By.
En un hogar, el gasto oculto podría representar entre 5% - 15% de la factura de
electricidad, la cual no es muy significativa para una familia en un período de un mes,
pero
sí
cuando
este
registro
se
da
por
varios
años.
(http://campusverde.uprm.edu/consejosVerdes/ConsejoVerde1.htm”
“Evita
los
fantasmas”)
Si esto lo trasladamos a todos los hogares donde se dejan conectados computadores,
impresoras, fotocopiadoras, TVs, entre otros, observaríamos un grave problema de
carácter económico y medioambiental; por lo tanto, cualquier reducción de energía por
pequeña que sea, multiplicada por la cantidad de familias en el mundo, representa un
ahorro significativo. Publicaciones al respecto revelan que electrodomésticos,
principalmente los televisores que se dejan en espera o “stand by” en el Reino Unido,
no sólo consumen cada año la electricidad equivalente a la producida por dos centrales
eléctricas, sino que provocan enormes emisiones de dióxido de carbono (CO2), gas de
efecto invernadero (GEI) de gran impacto negativo a nivel ambiental (principal causante
del cambio climático).
Nuestro objetivo con este proyecto, es conocer el registro del “gasto oculto” de
energía en los hogares de Medellín y los municipios aledaños, y demostrar que al evitar
este gasto inoficioso, se impacta positivamente el ahorro per cápita de las familias y por
supuesto se fortalece el desarrollo sostenible; es decir, la preservación de los recursos
naturales no renovables, y la protección de nuestra tierra contra el calentamiento
global. Siendo así, buscamos instaurar una nueva metodología para que en los
hogares del Valle de Aburrá se logre el ahorro de este gasto oculto de una manera
fácil, y así mismo se logre implementar dentro del RETIE (Reglamento Técnico de
Instalaciones Eléctricas).
Para desarrollar este proyecto emplearemos 2 medidores de energía (Kill a Watt), los
cuales instalaremos en algunos electrodomésticos comunes en los hogares para
determinar cuánto es el consumo exacto de kilowatios/hora mientras éstos se
encuentran apagados, pero permanecen conectados a la red.
Palabras claves:
•
•
•
“Cargas fantasmas” o “Gasto oculto”
Energía → consumo constante
Conexión/Desconexión
Abstract
The “phantom power” or “vampire power” as its name implies, are constant electric
charges circulating by the electricity distribution network. These constant electric
charges can only be measured by electricity companies. In other words “vampire
power” is the electricity home appliances consume in Stand By mode.
In an average home, the vampire power represents a value between 5% - 15% of the
electricity bill, which is not very significant for a family in a month, but it is representative
when this happens constantly over the years.
(http://campusverde.uprm.edu/consejosVerdes/ConsejoVerde1.htm”
If we analyze this, a big number of homes that leave their computer connected,
photocopier or other home appliances, we would probably see that there is a huge
economical and environmental problem; that is why any reduction of energy, multiplied
by all the families in the world will represent a significant saving. There are many
publications which reveal that in the United Kingdom home appliances, especially TVs
that people left connected or on “stand by” mode, not only consume the same electricity
equal to that of two electric power stations, but also cause huge emissions of carbon
dioxide (CO2) and greenhouse gas (GHG) emissions. This in turn has a big negative
impact on the environment (the principal cause of climate change).
The purpose of this project is to be able to establish the “vampire power” consumed by
an average family in Medellín and its municipalities. We are doing this to make an
impact in the expenses per capita and sustainable development. In other words, we
would like to help the preservation of natural resources in order to protect the earth from
global warming. We want to introduce a new methodology for the Aburrá Valley’s
homes to achieve the saving of the vampire power in an easy way, and also achieve its
implementation inside the RETIE (Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas)
To develop this project, we will measure the amount of energy consumed by installing
two gadgets (kill a watt). These gadgets will then determine the exact consumption of
kilowatts per hour from different home appliances while connected but remain off.
•
•
•
•
Key words:
Vampire power
Energy → constant demand of electricity
Connection/Disconnection
Kill-A-Watt
Contenido
Agradecimientos .................................................................................................................. 4
Introducción .......................................................................................................................... 4
Planteamiento del principio o proceso seleccionado para la demostración .............. 4
Objetivos: .............................................................................................................................. 5
Marco teórico o temático .................................................................................................... 5
Cronograma .......................................................................................................................... 7
Metodología .......................................................................................................................... 7
Discusión y análisis ............................................................................................................. 8
Conclusiones y recomendaciones .................................................................................. 10
Bibliografía: ......................................................................................................................... 12
Anexo 1 ............................................................................................................................... 14
Anexo 2 ............................................................................................................................... 16
Agradecimientos
En este trabajo queremos agradecer principalmente a nuestro asesor, Carlos Enrique
Vélez, Subdirector de Investigación y Desarrollo del equipo Cambio Climático,
ENERGÍA EPM, quien ha sido de gran ayuda a la hora de llevar a cabo el proyecto,
pues nos ha animado a seguir adelante, nos ha aclarado dudas y nos ha dado nuevas
ideas.
A nuestras familias, por ser un gran apoyo en todo momento, porque se han esforzado
para que siempre tengamos todos los recursos necesarios para poder desarrollar el
proyecto.
Le agradecemos también a nuestro colegio San José de las Vegas, por brindarnos su
apoyo y el presupuesto requerido. Especialmente, queremos dar las gracias a los
profesores Alberto López, Luz María Atehortúa, y Sandra Martínez quienes siempre
estuvieron pendientes para ayudarnos.
Introducción
El calentamiento global ha sido una problemática mundial, que nos está afectando
gradualmente. Una de las causas más importantes de este problema es el constante
desperdicio de energía eléctrica, y por lo tanto cualquier reducción de este tipo de
energía, por pequeña que sea, multiplicada por la cantidad de familias alrededor del
mundo, representaría un ahorro importante y una disminución de los Gases Efecto
Invernadero (GEI).
Por eso es que este proyecto es tan prometedor, pues ayudaría a concientizar a la
gente de que aún sin darnos cuenta, desperdiciamos energía diariamente. Además, el
objetivo que se busca con este proyecto es totalmente viable, pues se tienen todos los
recursos necesarios, y contamos con la asesoría de personas que están dispuestas a
ayudarnos, y están capacitados en los temas que tratamos.
Planteamiento del principio o proceso seleccionado para la demostración
Se encuentran estudios de este tipo para varias regiones del mundo, pero para el caso
de Medellín No existen estadísticas que nos permitan dimensionar el problema.
Pregunta de investigación:
¿Cuánto consumen los equipos eléctricos conectados mientras estén apagados?
Objetivos:
•
Cuando dejamos electrodomésticos conectados e incluso apagados, estos siguen
consumiendo energía. Este fenómeno es denominado “Carga fantasma”. Por lo
tanto con este proyecto, pretendemos demostrar y dimensionar el consumo
energético de una vivienda estándar, con lo cual se conseguirán ahorros
importantes en el consumo energético.
•
Promover la disminución de emisión de Gases Efecto Invernadero causados por la
generación de energía eléctrica, a través de la eficiencia energética. La energía
MÁS barata, es la que NO se consume, por lo tanto NO se produce; es decir, la
energía que ahorramos.
El objetivo más importante de este proyecto es demostrar que este efecto de pérdida
de energía eléctrica, es muy importante cuando sumamos varios consumidores
(residenciales y/o comerciales) y esto hace que los ahorros sean importantes. Por lo
tanto, con este proyecto se pretende generar conciencia en los usuarios para el ahorro
significativo de energía eléctrica, y además sensibilizar las compañías de servicios
públicos y el ente regulador. Es decir, implementar dentro del RETIE - Reglamento
Técnico de Instalaciones Eléctricas – que lo regula el Ministerio De Minas Y Energía
(http://www.minminas.gov.co/minminas/energia.jsp?cargaHome=3&id_categoria=157)
la disposición de los electrodomésticos susceptibles de ahorro, para incluirlos todos
dentro de un mismo circuito eléctrico en sus instalaciones. De esta forma, se podría
instalar un dispositivo que permita abrir el circuito y minimizar las cargas fantasmas,
ahorrando energía de una forma inteligente y fácil. Estos dispositivos pueden ser
automatizados o mecánicos.
Marco teórico o temático
El total de la energía que se pierde por los equipos electrónicos, pero sobre todo, el
costo que los consumidores y negocios comerciales desperdician en “Cargas
Fantasmas” en los Estados Unidos, está estimado en US$4 billones anuales. La
Agencia Internacional de Energía (IEA por sus siglas en inglés), estima que el consumo
global de energía generado por los artículos en modo apagado o Stand By está entre
200 a 400 tera-vatios (Tera= 10 ^12) por año.
Según un estudio reciente sobre las pérdidas de energía por causa de este problema,
dice que en Estados Unidos, el 5% de la energía utilizada se desperdicia por causa de
los aparatos electrónicos en modo apagado o Stand By. En Europa los números son un
poco más altos, logrando un 7% en Francia, y un 10% en Alemania y Holanda.
Australia incluso, tiene mayores pérdidas, un 11% y Japón, un 12%.
No toda esta energía se pierde, después de todo muchos de los electrónicos modernos
contienen modos de ahorro de energía durante el estado apagado. La mayoría de la
energía perdida por modo apagado o Stand By es consumida por aparatos ineficientes.
En Australia, un estudio global de uso de la energía en modo apagado o Stand By,
arrojó que los productores de electrodomésticos podrían reducir las pérdidas en 30%
sólo utilizando mejor tecnología y con un mínimo costo.
Dependiendo de la eficiencia de la unidad, las pérdidas en modo apagado o Stand By
pueden ser mínimas o sustanciales. Sin embargo, como los electrodomésticos
apagados no son los grandes consumidores de energía en un hogar típico, las pérdidas
pueden llegar a ser hasta un 10% de su factura de servicios públicos.
Como solución a este tipo de problemática, existe un aparato novedoso que puede
ayudar a determinar cuáles de los aparatos electrónicos conectados es el más
ineficiente en el consumo de energía. Se denomina al monitor de uso de energía Kill-AWatt (Matar un Vatio). Sólo es necesario conectar en la pared (en el toma de corriente)
y éste permitirá ver cuán eficiente es el aparato que está midiendo. Con este aparato
usted puede calcular el costo de la electricidad por día, por semana o por año y así
podrá decidir cuál aparato es el menos eficiente en consumo energético.
Para ver más puede ir a: Check out the Kill-A-Watt monitor at Amazon.com
Cronograma
A continuación se adjunta el cronograma de tareas que se siguió durante las diferentes
etapas del proyecto de investigación y demostración. Este refleja las vivencias y
experiencias adquiridas en el proceso de investigación.
Actividades
Semanas
Marzo
1
2
3
Abril
4
1
2
3
Mayo
4
1
2
3
Junio
4
1
2
3
Julio
4
1
2
3
Agosto
4
1
2
3
Septiembre
4
1
2
3
4
Octubre
1
2
Anteproyecto,
consultas,
asesoría.
Entrega
Anteproyecto
Investigación,
visita Parque
Explora, desarrollo
de documentos
Entrevista
personal EPM
Realización ficha
técnica. Proyecto
aprobado para
segunda etapa.
Asesor
deseignado
Reuniones con
asesor,
presupuesto
aprobado, entrega
de bitácora
Compra medidor,
mediciones de
campo
Desarrollo de
informe final y
preparación de
presentación en
parque Explora
Exposición
resultados en la
Feria
Metodología
A continuación se explica cual fue la elaboración de la solución, o experimento de la
demostración o elaboración de procesos o técnicas para la demostración.
Para llevar a cabo este proyecto fue indispensable seguir estos 3 pasos: planear,
ejecutar y verificar:
• Planear: fue necesario informarnos sobre el tema, para así tener claro cuál era el
problema y plantear qué pasos deberíamos realizar para poder llegar a
confirmar la hipótesis “En un hogar, el gasto oculto podría representar entre 5% 15% de la factura de electricidad, la cual no es muy significativa para una familia
en un período de un mes, pero sí cuando este registro se da por varios años”.
Aquí se definió qué necesitábamos de herramientas que nos permitieran realizar
las mediciones de cada una de las variables que afectan el consumo de energía.
Por esto nos decidimos por la compra del Kill-A-Watt que es no es más que un
voltímetro con capacidad de medir algunas otras variables, y con un reloj que
nos muestra el tiempo que transcurre desde que se conectan los
electrodomésticos hasta que se desconectan. Este tiene una precisión de 0.01
KWh que es más que suficiente para este tipo de consumos eléctricos.
• Ejecutar: Realizamos los diferentes experimentos y mediciones con el voltímetro
Kill-A-Watt, lo cual nos ayudó a determinar cuál es el consumo de los diferentes
electrodomésticos mientras están en el modo Stand By. Lo anterior se realizó en
los hogares de las investigadoras, con varios electrodomésticos como aparece
en la tabla del literal a).
• Verificar: Al tener los datos exactos del consumo, y con información de primera
mano sobre los principales electrodomésticos de un hogar promedio, calculamos
cuánto ahorraría una familia si adoptaran la disciplina de desconectar los
electrodomésticos todas las noches o por un período de 10 horas diarias. O si
adicional a esto, fuera posible la interconexión de todos estos en un solo circuito
eléctrico, que al cerrarlo (apagarlo) se realizara la desconexión de todos a la
vez, permitiendo el ahorro de todos en un solo click.
Discusión y análisis
Para nuestro caso y con base en el objetivo planteado, demostramos que los
electrodomésticos que tiene un hogar promedio en el Valle de Aburrá, efectivamente SI
consumen energía eléctrica mientras están conectados y apagados o modo Stand
By. Lo anterior, gracias a las pruebas de campo que se realizaron, obteniendo
consumos de hasta 0.15 KWh para un período de 10 horas para un multi-toma de un
computador de escritorio.
# Electrodoméstico
1 Tv LCD 40"
2 Pc escritorio
3 TV
4 Minicomponente
5 Parlante para IPOD
6 Celular cargado
7 Microondas
8 Computador escritorio (con wifi)
9 Wii
10 Tv Plasma
11 Pc Portátil
12 Amplificador Teatro en Casa
13 Radio Reloj
14 DVD
Fecha
20/09/09
21/09/09
22/09/09
22/09/09
22/09/09
09/09/23
23/09/09
23/09/09
23/09/09
24/09/09
24/09/09
24/09/09
24/09/09
24/09/09
# Horas
10.15
11.15
9.10
10.00
13.00
10.00
10.00
10.00
10.00
10.00
10.00
15.18
8.55
11.57
Consumo total Consumo horario
(KW/hr)
(KW/hr)
0.03
0.05
0.07
0.1
0.05
0.03
0.03
0.15
0.04
0.03
0.04
0.06
0.04
0.13
0.003
0.004
0.008
0.010
0.004
0.003
0.003
0.015
0.004
0.003
0.004
0.004
0.005
0.011
Como se puede observar en el cuadro anterior, los consumos de cada uno de los
electrodomésticos, el promedio por hora es de aproximadamente 0.007 Vatios Hora
(Wh).
Así mismo, cuando pensamos en un hogar típico1 Colombiano, vemos que el ahorro
anual (8.760 horas/año), podría llegar a ser de aproximadamente 272.4 KWh/Año. Es
decir, un ahorro en dinero de aproximadamente $80.345/año lo cual ES significativo.
Adicionalmente, cuando vamos a mirar la generalidad de los hogares Colombianos,
vemos que el ahorro puede ser MÁS significativo aún, logrando ahorros en total de
$1.057 Billones/año aproximadamente. Con esta cantidad de dinero se podría construir
una central hidroeléctrica de 240 MW y se disminuirían 107 millones de toneladas de
CO2 equivalente, es decir, gases de efecto invernadero.
Ver cuadro adjunto:
1
Incluye electrodomésticos que puede no sean comunes en Colombia, pero se hace para efectos del ejercicio.
Hogar promedio Colombiano (KWh)
1 TV
2 Pc escritorio
3 Microondas
5 Radio Reloj
6 DVD
Consumo Horario Evitado (KWh)
Horas Año
Ahorro Total Año (KW/año)
Consumo Promedio hogar estrato
X (Kwh/Mes)
Ahorro en porcentaje/hogar
En Pesos
Precio Promedio Kwh (Col$/Kwh)
Ahorro Año Hogar (Col$)
Consumo Doméstico Energía Colombia MWh
Hogares
44%
Industrial
32%
Comercial
17%
Otros
7%
Ahorro Total Año (KW h/Año)
Ahorro en Col$
Ahorro en US$
Precio KWh instalado Hidráulico
US$/MW
Capacidad Potencial a cosntruir con
ahorros
MW
Reducción de CO2 equivalente
Tons CO2e
0.008
0.004
0.003
0.005
0.011
0.031
8,760.00
272.4
150.0
15.13%
295.0
80,345.2
53,819,000.0
23,680,360.0
17,222,080.0
9,149,230.0
3,767,330.0
3,583,056,183
1,057,001,573,975
480,455,261
2,000,000
240.23
107,491,685
Conclusiones y recomendaciones
• Los electrodomésticos más comunes que existen en los hogares del Valle de
Aburrá son: televisores, DVD, grabadoras, cargadores de celulares, microondas,
teléfonos inalámbricos.
• El electrodoméstico que más consume mientras esta en modo apagado o stand
by es el “computador de escritorio”, con un promedio en consumo innecesario de
0.015 KWh.
• Si los hogares Colombianos implementaran un sistema de apagado de
electrodomésticos durante al menos 10 horas al día (p.ej: en la noche de 10 PM
a 6 AM) se lograría un ahorro total de 3.5 GWh/año, lo que implicaría unos
ahorros importantes, con los cuales se podría construir una central hidroeléctrica
de aproximadamente 240 MW!
• El ahorro energético de los hogares en Colombia, significaría una disminución de
los GEI en un total del 107 millones de ton CO2e (teniendo en cuenta un factor
de emisión de 0.3 tCO2e / KWh). Es decir que se estaría mitigando el cambio
climático de forma voluntaria, lo cual incluso podría ser comercializado en un
mercado del carbono voluntario2, recibiendo dinero para financiar otro tipo de
proyectos.
• El RETIE - Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas – que lo regula el
Ministerio de Minas y Energía, podría aceptar esta propuesta e incluirla dentro
de la regulación, de tal forma que se apalanque la ley de Uso Racional de
Energía (Ley 697 de 2001)
• Las mediciones de los Kw de cada electrodomésticos está directamente
relacionado con la marca, tamaño y del modelo de cada uno.
• Luego de demostrar esto, podría existir otra solución y es que compañías que
manufacturan toma corrientes, desarrollen tomas “inteligentes” que desconecten
los electrodomésticos por medio de sensores de carga (no hay carga, entonces
lo desconecto). Luego para conectarlo otra vez, se deberá hacer click en el toma
o similar….
2
•
Una recomendación para los fabricantes de electrodomésticos, podría ser que
se les exija crear aparatos que sean eficientes, y así reducir el gasto de energía
en Stand By.
•
Que las personas se concienticen de que los aparatos viejos pueden ser más
ineficientes, y a la hora de ahorrar energía terminan consumiendo más, por eso
es importante actualizar lo electrodomésticos a determinado tiempo.
•
Nuestro proyecto esta enfocado en el gasto de energía en los hogares, pero si
nos ponemos a analizarlo a gran escala como en las industrias, las cifras de
ahorro aumentarían exageradamente, y seria bueno que también se hicieran
campañas en este sentido.
Mercado del carbono: Mecanismo que pretende intercambiar emisiones de carbono entre países en desarrollo y países desarrollados, con el
fin de mitigar el cambio climático
Bibliografía:
• PLENA,
planificación,
energía,
ambiente.
http://www.ahorrodeenergia.org/padrao.php?id=20
Disponible
en:
• USO RACIONAL DE LOS EQUIPOS ELECTRODOMÉSTICOS, Acomodo
doméstico de carga. Disponible en:
http://www.cubasolar.cu/biblioteca/energia/Energia34/HTML/articulo04.htm
• CONUEE, Aparatos y espacios que consumen más energía. Disponible en:
http://www.conae.gob.mx/wb/CONAE/espacio_aparatos
• FANTASMAS DEL DERROCHE, Gasto "oculto" de electricidad. Disponible en:
http://www.granma.cubaweb.cu/secciones/ciencia/ciencia311.htm
• ALÍ WATTWATT Y LAS CARGAS FANTASMAS. Disponible
http://www.cubasolar.cu/biblioteca/Energia/Energia02/HTML/articulo12.htm
en:
• IDEA
VERDE
#1,
¡Evita
los
fantasmas!
Disponible
http://campusverde.uprm.edu/consejosVerdes/ConsejoVerde1.htm
en:
• DIARIOVASCO.COM, La factura eléctrica de un hogar bajaría un 12% anual
solo con apagar los pilotos de 'standby'. Disponible en:
http://www.diariovasco.com/20080416/al-dia-local/factura-electrica-hogarbajaria-20080416.html
• PORTAFOLIO.COM.CO, Vampiros Que Consumen Energía Apagar Los
Aparatos Que No Se Usan. Disponible en:
http://www.portafolio.com.co/archivo/documento/MAM-3350171
• BBC MUNDO.COM, El costo de "apagar" la televisión. Disponible en:
http://news.bbc.co.uk/hi/spanish/science/newsid_4937000/4937794.stm
• ELECTRÓNICA FÁCIL. Medidor de Potencia RF/Carga Fantasma. Disponible
en:
http://www.electronicafacil.net/circuitos/Medidor-de-Potencia-RF-CargaFantasma.html
• ICRONTIC. Phantom power draw. Disponible en:
http://icrontic.com/articles/phantom_power
• HOW TO REDUCE VAMPIRE POWER. Disponible en:
http://greenhome.huddler.com/wiki/how-to-reduce-vampire-power
• GRINNIG PLANET. Vampire power. Disponible en:
http://www.grinningplanet.com/2004/10-26/vampire-power-electricity-article.htm
Anexo 1
Gráficas Ilustrativas
Consumo horario (Watts/hr)
Tv LCD 40"
Pc escritorio
TV
Minicomponente
0,003
0,011
Parlante para IPOD
0,004
0,008
Celular cargado
0,005
Microondas
0,004
0,010
0,004
Computador escritorio (con
el modem)
Wii
0,003
0,004
0,004
Tv Plasma
0,003
0,015
0,003
Pc Portátil
Amplificador Teatro en Casa
Radio Reloj
DVD
Consumo horario (Watts/hr)
Consumo horario (Watts/hr)
0,011
0,005
0,004
0,004
0,003
0,004
0,015
0,003
0,003
0,004
0,010
0,008
0,004
0,003
Anexo 2
Fotos
Computador portátil: permaneció
conectado durante 10 horas, y su consumo fue de 0.04 kw/hora
Wii: permaneció conectado durante 10 horas, y su
consumo fue de 0.04 kw/hora
Microondas:
durante 10 horas, y su consumo fue de 0.03 kw/hora
permaneció
conectado
Televisor plama: permaneció conectado
durante 10 horas, y su consumo fue de 0.03 kw/hora