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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL “ESTUDIO DE FACTIBILIDAD ECONÓMICA Y FINANCIERA UTILIZANDO TECNOLOGÍA NET ZERO ENERGY PARA UN PROYECTO DE VIVIENDA FAMILIAR DE CLASE MEDIA URBANA EN LA CIUDAD DE QUITO” PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL MAURICIO ESTEBAN BELTRÁN MONTALVO ([email protected]) DIRECTOR: ING. MSc. PABLO ALEJANDRO PINTO GAIBOR Quito, marzo 2016 DECLARACIÓN Yo, Mauricio Esteban Beltrán Montalvo, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias que se incluyen en este documento. La Escuela Politécnica Nacional puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido lo la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por su normativa institucional vigente. _____________________________ Mauricio Beltrán Montalvo CERTIFICACIÓN Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Mauricio Esteban Beltrán Montalvo, bajo mi supervisión. ____________________________ Ing. Msc. Pablo Pinto DIRECTOR DE PROYECTO AGRADECIMIENTO A Dios padre todo poderoso, por darme la fuerza y la sabiduría para afrontar las vicisitudes que me presenta la vida paso a paso. A mis padres Patricio y Rosa les agradezco por todo, simplemente gracias por todo. Al Ing. Pablo Pinto por su esmero y dedicación en este proyecto, por siempre tener la predisposición de guiarme y ayudarme, y hacer que esto finalmente sea una realidad. Al Dr. Kibert por brindarme abiertamente su información. A la Empresa Eléctrica Quito y su personal que supo brindarme el oportuno, desinteresado y muy acertado apoyo. A todos los ingenieros de la carrera de ingeniería civil por los conocimientos impartidos en mis años de estudio para alcanzar mi vida profesional. A todos mis amigos que hicieron que estos años sean memorables e irrepetibles. Gracias a ti, por estar en todo momento junto a mí. DEDICATORIA Dedico este proyecto a Dios porque es el eje de mi vida. De una manera muy especial dedico mis padres Patricio y Rosa que me han dado las herramientas necesarias para salir adelante y formarme como el ser humano que soy, todo se lo debo a ellos. A mi tío Alex y mi tía Nora por ser mis amigos y mis segundos padres, por estar en cada paso que doy. Finalmente también dedico mi proyecto a mis hermanos Vicky y Adri, porque los tres somos y seremos siempre uno solo. vi ÍNDICE DE CONTENIDO ÍNDICE DE ANEXOS ............................................................................................. ix ÍNDICE DE GRÁFICOS .......................................................................................... x ÍNDICE DE TABLAS ............................................................................................. xii RESUMEN ........................................................................................................... xiv ABSTRACT ........................................................................................................... xv CAPÍTULO 1 .......................................................................................................... 1 1.1 INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 1 1.2 ALCANCE ................................................................................................. 1 1.3 JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO .......................................................... 2 1.4 OBJETIVO PRINCIPAL............................................................................. 3 1.5 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................................... 3 1.6 ANÁLISIS NACIONAL E INTERNACIONAL ............................................. 4 1.6.1 ANÁLISIS HISTÓRICO, SITUACIÓN ENERGÉTICA Y DE RECURSOS. POLÍTICA ESTATAL Y MUNICIPAL. ........................................ 4 CAPÍTULO 2 ........................................................................................................ 41 CONSUMO ENERGÉTICO, MANEJO DE DESECHOS Y SITUACIÓN METEOROLÓGICA .............................................................................................. 41 2.1 CONSUMO ENERGÉTICO ..................................................................... 41 2.1.1 DEMOGRAFÍA Y CRECIMIENTO ECONÓMICO ............................. 41 2.1.2 CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA ........................................... 45 2.1.1 PLIEGO TARIFARIO ........................................................................ 54 2.2 MANEJO DE DESECHOS ...................................................................... 55 2.2.1 PLIEGO TARIFARIO ........................................................................ 55 2.2.2 SISTEMA DE RECOLECCIÓN ......................................................... 57 2.3 METEOROLOGÍA ................................................................................... 60 2.3.1 INSOLACIÓN.................................................................................... 61 vii 2.3.2 INSOLACIÓN MENSUAL EN EL DMQ ............................................. 63 CAPÍTULO 3 ........................................................................................................ 65 ANÁLISIS DE LA DEMANDA ENERGÉTICA DE LA VIVIENDA Y DE LA GENERACIÓN POR FUENTES ALTERNAS ....................................................... 65 3.1 DEMANDA ENERGÉTICA ...................................................................... 65 3.1.1 ARQUITECTURA SOSTENIBLE, SISTEMA ELÉCTRICO, SANITARIO Y MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN .................................... 65 3.1.2 3.2 HISTORIAL DE CONSUMO ............................................................. 73 GENERACIÓN POR FUENTES ALTERNAS .......................................... 77 3.2.1 ENERGÍA EÓLICA ........................................................................... 77 3.2.2 ENERGÍA GEOTÉRMICA ................................................................ 78 3.2.3 ENERGÍA FOTOVOLTAICA ............................................................. 79 3.2.4 SISTEMA FOTOVOLTAICO ............................................................. 80 3.3 DISEÑO DEL SISTEMA .......................................................................... 84 3.3.1 EFICIENCIA DEL SISTEMA ............................................................. 86 3.3.2 ESCENARIO 1 DE GENERACIÓN ENERGÉTICA .......................... 87 3.3.3 ESCENARIO 2 DE GENERACIÓN ENERGÉTICA .......................... 98 CAPÍTULO 4 ...................................................................................................... 105 ANÁLISIS FINANCIERO DEL PROYECTO ....................................................... 105 4.1 EVALUACIÓN DEL PROYECTO .......................................................... 105 4.1.1 FLUJO DE CAJA ............................................................................ 105 4.1.2 COSTO DE CAPITAL O TASA DE DESCUENTO.......................... 106 4.1.3 PROCESO DE EVALUACIÓN DE PROYECTOS .......................... 113 4.1.4 MÉTODOS DE EVALUACIÓN DE PROYECTOS .......................... 115 4.2 PRESUPUESTO DEL SISTEMA .......................................................... 120 4.2.1 4.3 COSTOS DE MANTENIMIENTO.................................................... 122 RED ELÉCTRICA PÚBLICA Y GAS CENTRALIZADO ......................... 123 viii 4.4 FLUJO DE CAJA ................................................................................... 125 CAPÍTULO 5 ...................................................................................................... 127 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ..................................................... 127 5.1 CONCLUSIONES.................................................................................. 127 5.2 RECOMENDACIONES ......................................................................... 129 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................. 131 ANEXOS ............................................................................................................ 135 ix ÍNDICE DE ANEXOS ANEXO A PLIEGO TARIFARIO VIGENTE DE CONSUMO ENERGÉTICO. PERÍODO DE CONSUMO: 1-30 DE NOVIEMBRE 2015 ................................... 136 ANEXO B INSOLACIÓN DIRECTA, DIFUSA Y GLOBAL PROMEDIO ............ 140 ANEXO C PROMEDIO DE CONSUMO KWH/MES POR PARROQUIA ........... 144 ANEXO D HISTORIAL DE CONSUMO DE 44 SUMINISTROS ........................ 147 ANEXO E FACHADA Y PLANTAS DEL PROYECTO DE VIVIENDA ............... 153 ANEXO F FICHA TÉCNICA MÓDULOS SIMAX ............................................... 157 ANEXO G FICHA TÉCNICA DEL CONTROLADOR MORNINGSTAR ............. 159 ANEXO H FICHA TÉCNICA BANCO DE BATERÍAS ULTRACELL .................. 162 ANEXO I FICHA TÉCNICA INVERSOR POWERSTAR .................................... 165 ANEXO J ALTERNATIVA 1............................................................................... 168 ANEXO K ALTERNATIVA 2 .............................................................................. 171 ANEXO L ALTERNATIVA 3 .............................................................................. 174 ANEXO M ALTERNATIVA 4 ............................................................................. 177 ANEXO N ALTERNATIVA 5 .............................................................................. 180 x ÍNDICE DE GRÁFICOS Gráfico 1.1 Evolución de la oferta de energía por fuentes ..................................... 8 Gráfico 1.2 Evolución de la demanda energética por sectores. ............................. 8 Gráfico 1.3 Variación de la demanda energética por sectores. ............................. 9 Gráfico 1.4 Consumo de los sectores económicos por tipo de fuente. ................. 10 Gráfico 1.5 Producción ERNC 2013. .................................................................... 10 Gráfico 1.6 Participación de energía renovable en generación eléctrica. ............. 11 Gráfico 1.7 Consumo mensual promedio de electricidad en hogares. ................. 12 Gráfico 1.8 Consumo mensual promedio de electricidad en hogares. ................. 13 Gráfico 1.9 Prácticas de ahorro de energía. ......................................................... 13 Gráfico 1.10 Acceso al servicio de agua potable.................................................. 16 Gráfico 1.11 Tratamiento de agua en los hogares. .............................................. 17 Gráfico 1.12 Calidad del agua. ............................................................................. 17 Gráfico 1.13 Cronología de estudio de hogares. .................................................. 19 Gráfico 1.14 Clasificación de Residuos. ............................................................... 19 Gráfico 1.15 Hogares que no clasifican residuos. ................................................ 20 Gráfico 1.16 Hogares que no clasifican residuos por Ciudades Principales. ....... 20 Gráfico 1.17 Disposición final de residuos peligrosos. ......................................... 21 Gráfico 1.18 Prácticas de ahorro de agua. ........................................................... 22 Gráfico 1.19 Energía relacionada con emisiones de dióxido de carbono per cápita en el escenario 450 .............................................................................................. 23 Gráfico 1.20 Casa Caliente Limpia K’OÑICHUYAWASI. ..................................... 25 Gráfico 1.21 Líneas de encuentro entre las estrategias de cambio climático y construcción sostenible en Colombia. .................................................................. 26 Gráfico 1.22 Inundación del Estado de Florida, incremento 5 metros en el nivel del mar. ...................................................................................................................... 29 Gráfico 1.23 Edificio ZEB-A (Cabo Cañaveral, Florida, 2013). ............................. 31 Gráfico 1.24 Edificio ZEB-B (Oberlin College, Ohio). ........................................... 32 Gráfico 1.25 Edificio ZEB-C (NREL, Colorado). ................................................... 32 Gráfico 1.26 Producción vs consumo energético. ................................................ 34 Gráfico 1.27 Número de proyectos NZE en 2012 y 2014 en Norte América. ....... 36 xi Gráfico 2.1 Tasa de crecimiento demográfico Ecuador, Colombia y Perú. .......... 43 Gráfico 2.2 Área de servicio de la Empresa Eléctrica Quito. ................................ 47 Gráfico 2.3 Evolución del promedio anual del número de clientes. ...................... 49 Gráfico 2.4 Evolución de los MWh facturados a los clientes regulados. .............. 52 Gráfico 2.5 Esquema de flujo de la gestión de residuos sólidos en el cantón Quito. ............................................................................................................................. 58 Gráfico 2.6 Energía promedio ingresada a la tierra en TW-año. .......................... 61 Gráfico 2.7 Red de celdas NREL en Ecuador. ..................................................... 62 Gráfico 2.8 Grilla de insolación solar en Ecuador................................................. 62 Gráfico 3.1 Confort térmico. ................................................................................. 67 Gráfico 3.2 Estrategias ecológicas para las distintas fases. ................................. 68 Gráfico 3.3 Foco fluorescente (ahorrador)............................................................ 70 Gráfico 3.4 Focos con tecnología LED. ................................................................ 71 Gráfico 3.5 Sistema inodoro doble flujo. ............................................................... 72 Gráfico 3.6 Grifo con aireador. ............................................................................. 73 Gráfico 3.7 Promedio mensual de consumo de suministros en la parroquia “El Batán”. .................................................................................................................. 76 Gráfico 3.8 Parque Eólico Villonaco (Loja, Ecuador). ........................................... 78 Gráfico 3.9 Central geotérmica............................................................................. 79 Gráfico 3.10 Célula fotovoltaica............................................................................ 81 Gráfico 3.11 Panel fotovoltaico en Cantebury (Nuevo Hampshire, Estados Unidos). ................................................................................................................ 81 Gráfico 3.12 Sistema fotovoltaico sin inversor. ..................................................... 82 Gráfico 3.13 Sistema fotovoltaico con inversor. ................................................... 84 Gráfico 4.1 Riesgo total ...................................................................................... 109 Gráfico 4.2 Coeficiente Beta sectorial ................................................................ 111 xii ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1.1 Mejora en el suministro de agua (% de la población con acceso). ....... 15 Tabla 1.2 Categorización de NZEB según la locación del sistema de Energía Renovable. ........................................................................................................... 31 Tabla 2.1 Proyección de la población en la provincia de Pichincha (por cantones). ............................................................................................................................. 44 Tabla 2.2 Evolución del promedio anual del número de clientes.......................... 48 Tabla 2.3 Composición porcentual de la evolución del promedio anual del número de clientes. ........................................................................................................... 50 Tabla 2.4 Evolución de los MWh facturados a los clientes regulados. ................. 51 Tabla 2.5 Promedio anual de kWh de consumo por grupo de consumo. ............. 53 Tabla 2.6 Promedio mensual de kWh de consumo por grupo de consumo. ........ 54 Tabla 2.7 Valor a añadirse por estrato de acuerdo al SBU. Período de consumo: 1-30 de Noviembre 2015. ..................................................................................... 56 Tabla 2.8 Insolación mensual en el DMQ. ............................................................ 63 Tabla 2.9 Horas pico de sol en el DMQ. ............................................................... 64 Tabla 3.1 Consumo promedio mensual de electricidad Diciembre 2013-Noviembre 2015. .................................................................................................................... 75 Tabla 3.2 Promedio de consumo de electricidad por mes Diciembre 2013Noviembre 2015. .................................................................................................. 76 Tabla 3.3 Requerimiento de potencia (W) de trabajo de artefactos eléctricos comunes en un hogar. .......................................................................................... 86 Tabla 3.4 Eficiencia de principales tecnologías fotovoltaicas. .............................. 87 Tabla 3.5 Cargas de una vivienda promedio – Escenario 1. ................................ 88 Tabla 3.6 Consumo eléctrico de proyecto de vivienda con focos fluorescentes... 89 Tabla 3.7 Consumo eléctrico de proyecto de vivienda con focos incandescentes. ............................................................................................................................. 89 Tabla 3.8 Consumo eléctrico de proyecto de vivienda con focos LED. ................ 90 Tabla 3.9 Datos del sistema fotovoltaico - Escenario 1. ....................................... 93 Tabla 3.10 Determinación del número y área de implantación de paneles fotovoltaicos - Escenario 1. .................................................................................. 94 xiii Tabla 3.11 Días Negros en Quito. ........................................................................ 96 Tabla 3.12 Número de baterías para almacenamiento de energía - Escenario 1. 97 Tabla 3.13 Cargas de una vivienda promedio – Escenario 2 ............................... 98 Tabla 3.14 Consumo eléctrico de proyecto de vivienda con focos fluorescentes. 99 Tabla 3.15 Consumo eléctrico de proyecto de vivienda con focos incandescentes. ........................................................................................................................... 100 Tabla 3.16 Consumo eléctrico de proyecto de vivienda con focos LED. ............ 100 Tabla 3.17 Datos del sistema fotovoltaico - Escenario 2. ................................... 102 Tabla 3.18 Determinación del número y área de implantación de paneles fotovoltaicos - Escenario 2. ................................................................................ 103 Tabla 3.19 Número de baterías para almacenamiento de energía - Escenario 2. ........................................................................................................................... 104 Tabla 4.1 Riesgo País (EMBI Ecuador) .............................................................. 108 Tabla 4.2 Tasa de inflación mensual en Ecuador............................................... 112 Tabla 4.3 Costo de capital .................................................................................. 113 Tabla 4.4 Presupuesto del sistema fotovoltaico propuesto para el Escenario 1 121 Tabla 4.5 Presupuesto del sistema fotovoltaico propuesto para el Escenario 2 122 Tabla 4.6 Cálculo de planilla de consumo eléctrico – Escenario 1 ..................... 124 Tabla 4.7 Cálculo de planilla de consumo eléctrico – Escenario 2 ..................... 124 Tabla 4.8 Valor del consumo promedio de gas centralizado .............................. 125 xiv RESUMEN Esta tesis tiene como objeto determinar la factibilidad económica y financiera de la implementación en edificaciones de un sistema autosustentable de energía eléctrica. Surge la necesidad de plantear alternativas de generación de energía limpia debido a que los patrones climáticos en el planeta tierra están cambiando a causa de las emisiones de dióxido de carbono hacia la atmósfera. Esto lleva a una conciencia de cambio en la población en general hacia la disminución del consumo de los recursos naturales, por esto se maneja a nivel mundial el concepto de Net Zero Energy, que significa que una edificación debe producir en un año la misma cantidad de energía con recursos renovables que la que consume, que, junto con otros parámetros como el buen uso de materiales de construcción, diseño arquitectónico adecuado, elementos ahorradores en sistemas eléctricos y de agua, así como también la separación de residuos, forman una construcción sostenible. La falta de políticas en el Ecuador en materia de construcción sostenible ha frenado el desarrollo de proyectos planteados bajo este concepto al igual que los altos subsidios que el estado implementa en la generación de energía con recursos naturales. Frente a esta situación se plantea la generación de energía limpia con un sistema fotovoltaico que utiliza el sol como fuente al ser gratuita e ilimitada. Sin embargo el alto costo que estos sistemas manejan se debe principalmente a la utilización de baterías para almacenamiento de energía, y esto sucede porque no existe la posibilidad de conectarse a la red pública manejando una compra-venta de energía que permita que el proyecto sea factible financiera y económicamente, pues en las condiciones actuales no lo es. Palabras clave: Cambio climático, net zero energy, energía renovable, paneles solares. xv ABSTRACT This thesis aims to determine the economic and financial feasibility of implementation in buildings of a self-sustaining power system. Arises the need to propose alternatives for clean energy generation because the weather patterns on the planet earth are changing because of emissions of carbon dioxide into the atmosphere, this leads to an awareness of change in the population towards decreasing consumption of natural resources. This is why it is handled worldwide the concept of Net Zero Energy, which means that a building must produce by renewable resources in a year the equal amount of energy consumed by itself. This concept among other parameters such as good use of building materials, proper architectural design, saving elements in electrical and water systems and waste separation, form a sustainable construction. The lack of policies in Ecuador related to sustainable construction has slowed the development of projects proposed under this concept, as the high subsidies that the state implements in the energy generation with natural resources. The generation of clean energy with a photovoltaic system arises using the sun as a source which is free and unlimited, however the high cost of these systems is mainly due to the use of batteries to storage energy, and this is because there is no possibility to connect to the public network managing a buy-sale of energy that allows the financial and economically project feasibility, because under current conditions it is not. Keywords: Climate change, net zero energy, renewable energy, solar panels. 1 CAPÍTULO 1 1.1 INTRODUCCIÓN Este capítulo tiene como objetivo dar una visión general del concepto de autosustentabilidad y su utilización en la construcción y operación de una edificación de vivienda familiar en la ciudad de Quito utilizando NET ZERO ENERGY, y que además sea factible en perspectivas tanto técnica, económica y financiera para los promotores y usuarios del proyecto. La investigación permitirá llenar el vacío que existe actualmente en el país con respecto a la tecnología Net Zero Energy que retrasa el desarrollo en materia de recursos autosustentables. La tecnología de Net Zero Energy no está enteramente direccionada ni para el sector público ni para el privado, por lo que, en caso de que los resultados terminaren favorables podría ser utilizada por ambos sectores. 1.2 ALCANCE Para delimitar el alcance del proyecto es necesario el planteamiento del problema con respecto al tema en los sistemas constructivos de la ciudad, revisando como se encuentra actualmente. En el Ecuador se maneja un sistema energético basado en energía renovable y no renovable, siendo el porcentaje de producción al 2013 del 46% y 54% respectivamente. Con respecto al porcentaje de energía renovable se conoce que va en aumento, el país sin ser aún autosuficiente genera un escenario óptimo para el desarrollo de tecnologías que aporten al incremento. La energía es el sector estratégico más importante para el gobierno nacional, tal como se demuestra en los planes y programas puestos en marcha en los últimos 7 años. Este es el caso del cambio de la matriz productiva donde tiene gran influencia la producción de energía autosustentable como la energía hidroeléctrica. Es por esto que en un futuro mediato la producción de energía hidroeléctrica aumentará aproximadamente en un 15%, con referencia a la 2 producción global de energía en el país, pues el objetivo principal es la eliminación de dependencia de los combustibles fósiles. Sin embargo otros tipos de energía como la solar o la eólica tienen una tendencia a la baja. Mientras que en el Ecuador se crean nuevas presas para generación de energía eléctrica, en el estado de California en EEUU, se ha declarado que la energía hidroeléctrica no es más energía limpia por la huella que deja en el medio ambiente la construcción de grandes presas. La situación actual tanto global como nacional referente a los recursos hídricos nos indica que se debe considerar su conservación a futuro puesto que son recursos que cada vez resultan más escasos. Se debe tomar en cuenta además que la contaminación se da en un gran porcentaje por falta de políticas de regulación y de gestión integral. El uso no racional del recurso hace que se desperdicie sin tomar en cuenta la gravedad del tema para las generaciones venideras. Otro factor dentro de este estudio será el tratamiento de los residuos sólidos en el país, el que no ha sido adecuadamente atendido, en las ciudades de Ecuador se ha invertido muchos recursos en la recolección de residuos, sin tomar mucho en cuenta el manejo y la disposición final. En la actualidad a consecuencia de la intervención y gestión de ONGs, de entidades privadas y gubernamentales el tratamiento y manejo de los residuos urbanos ha mejorado, sin embargo, el manejo y la separación dentro de cada uno de los hogares no ha tenido un cambio por lo que aún queda mucho por mejorar. En caso de que los sectores; energético, de recursos hídricos y manejo de residuos urbanos continúen tal como se presentan en la actualidad, se llegaría a situaciones complejas que podrían llegar a ser irreversibles. 1.3 JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO El presente estudio podría contribuir a apoyar la teoría de que se puede utilizar energía autosustentable en la construcción y operación de una edificación de 3 vivienda, y que además sea factible técnica, económica y financieramente para los promotores y usuarios del proyecto. Los resultados esperados de la investigación aportarían conocimiento en un campo escasamente estudiado en el medio local, pudiendo ser profundizado con trabajos posteriores. Los resultados de la investigación se espera que puedan impulsar a repensar la realidad en cuanto a construcción y manejo de autosustentabilidad derivando a nuevas investigaciones. 1.4 OBJETIVO PRINCIPAL Proponer un nuevo sistema autosustentable de energía para edificaciones a construirse en el Distrito Metropolitano de Quito (DMQ). 1.5 OBJETIVOS ESPECÍFICOS · Ilustrar el concepto de qué es Net Zero Energy (NZE). · Investigar qué se está haciendo en otros países con respecto a NZE. · Investigar qué se está haciendo en el Ecuador con respecto a NZE. · Determinar el costo inicial de un proyecto de vivienda añadiendo consideraciones NZE · Encontrar el valor actual neto (VAN), la tasa interna de retorno (TIR) y la relación beneficio-costo (B/C) del proyecto en mención. 4 1.6 ANÁLISIS NACIONAL E INTERNACIONAL 1.6.1 ANÁLISIS HISTÓRICO, SITUACIÓN ENERGÉTICA Y DE RECURSOS. POLÍTICA ESTATAL Y MUNICIPAL. 1.6.1.1 Reseña Histórica Los patrones climáticos como el calentamiento de la tierra, el agujero en la capa de ozono, el efecto invernadero, la deforestación, contaminación de agua, disminución de biodiversidad, en general, están cambiando. Si bien es cierto que estos cambios han sucedido a lo largo de la vida del planeta, en este tiempo es diferente, por primera vez la sociedad humana está enfrentándolos a nivel global y esto ha hecho que la habitabilidad en nuestro planeta se vea afectada1. Para una visión más amplia del clima y sus cambios se realiza un recuento histórico que inicia en 1712 donde el Británico Thomas Newcomen inventa la primera máquina de vapor, abriendo el camino para la Revolución Industrial y al uso a escala industrial del carbón, pasando por 1896 cuando el sueco Svante Arrhenius concluye que la quema industrial del carbón incrementa el efecto invernadero debido a las emisiones de CO2. En 1927 se determina que las emisiones de carbono por la quema de combustibles fósiles alcanzan un billón de toneladas por año, y once años después en 1938 utilizando datos de 147 estaciones climáticas alrededor del mundo, el Ingeniero Británico Guy Callendar muestra que las temperaturas han incrementado en el último siglo, tiempo en el que las concentraciones de CO2 también se elevaron, pero este fenómeno al que se le conocía como el “Efecto Callendar” fue ampliamente rechazado por los meteorólogos. Posteriormente para 1965 se concluye que la temperatura en el mundo había incrementado entre 3-4°C, y la Presidencia de Estados Unidos advierte que el efecto invernadero es un tema de “real preocupación”. 1 Museo Americano de Historia Natural, (2015), http://www.amnh.org/exhibitions/past-exhibitions/climate-change Climate change. 5 En 1972 se presenta la primera conferencia de las Naciones Unidas, “Clima Cambia Fuertemente”. Para 1990 se alcanza emisiones de carbono por la quema de combustibles fósiles e industria hacia la atmósfera de 6 billones de toneladas por año. Como se muestra, el interés hacia un comportamiento más amigable con el medio ambiente debido al cambio climático ha ido en aumento a nivel mundial, siendo expresado en los últimos tiempos por ejemplo en junio de 1992 en Río de Janeiro por las Naciones Unidas en su conferencia sobre Medio Ambiente y Desarrollo llamada “CUMBRE DE LA TIERRA”, cuyo objetivo fundamental acordado por las naciones es “la estabilización de las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera a un nivel que impida interferencias antropogénicas peligrosas en el sistema climático”2, comprometiéndose los países desarrollados a disminuir sus emisiones a los niveles que se manejaban en 1990, cinco años después en 1995 El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el cambio climático (IPCC por sus siglas en Inglés) en su Segundo Reporte de Evaluación concluye que el balance de evidencia sugiere una influencia humana en el cambio climático, y esta es la primera vez en la que se genera una declaración definitiva en la que los humanos son responsables por el cambio climático. Tres años después en 1998 el Fenómeno del Niño combinado con el calentamiento global genera un récord en cuanto a temperatura en un año. Siendo el promedio de temperatura alcanzado 0.52°C mayor al período entre 1961-90. Para el mes de septiembre de 2002 se desarrolla otra conferencia de las Naciones Unidas, llamada, “CUMBRE MUNDIAL DE DESARROLLO SOSTENIBLE”, donde se comprometen a cumplir con los objetivos planteados en 1992 en Río de Janeiro. En 2006 las emisiones de carbono por la quema de combustibles fósiles hacia la atmósfera alcanzan los 8 billones de toneladas por año. En septiembre de 2014 las Naciones Unidas celebran la “CUMBRE SOBRE EL CLIMA 2014” donde se 2 BBC News. (2015). Una historia breve del cambio climático. http://www.bbc.com/news/scienceenvironment-15874560 6 destaca el compromiso de los líderes mundiales a reducir las emisiones de gases contaminantes para que el incremento de temperatura sea menor a 2°C. 1.6.1.2 Proyección del Cambio Climático Contemplando el contexto histórico y lo que se prevé a futuro3, se indica, cómo el cambio climático incidirá en mayor magnitud en los países que se encuentran en desarrollo, puesto que los efectos que se generan por el mismo implican riesgos principalmente económicos al verse afectada la agricultura, consecuentemente los alimentos y el suministro de agua. Se prevé además que para el año de 2100 4 la temperatura promedio anual incremente entre 1- 5°C, este y otros cambios dependen de la locación y de los siguientes escenarios5: · La velocidad con la que los niveles de concentración de gases que generan el efecto invernadero continúen incrementando. · La firmeza con la que características del clima como la temperatura, precipitación y nivel del mar se comporten ante el incremento de los gases que generan el efecto invernadero. · Influencias y procesos naturales en el clima y su sistema como actividad volcánica y patrones de circulación oceánica. · Cambios en los patrones de tormentas, tanto lluvia como nieve son probables a suceder aun cuando son menos certeros a los que son relacionados con la temperatura. Estos cambios, sumados con la variación del nivel del mar, y la frecuencia e intensidad de los eventos extremos probablemente afectarán la cantidad de energía en cuanto a producción y consumo6. Éstos incrementan el uso de climatización en lugares cerrados, ya que en climas cálidos existe una tendencia a 3 Banco Mundial, (2015), Cambio climático, http://datos.bancomundial.org/tema/cambio-climatico Banco Mundial, (2015), Cambio climático, http://climate4development.worldbank.org/ 5 United States Environmental Protection Agency, (2015), Future Climate Change, http://www.epa.gov/climatechange/science/future.html 6 United States Environmental Protection Agency, Future Climate Change, http://www.epa.gov/climatechange/impacts-adaptation/water.html 4 7 utilizar más energía para aire acondicionado que gas natural o quema de madera. En el caso de Estados Unidos, si la temperatura incrementa de 6,3-9°C se podría aumentar la necesidad de generación energética entre 10-20% para 2050, este incremento de demanda podría requerir inversiones en infraestructura energética que podrían significar cientos de millones de dólares. Debido a usos como la agricultura, construcción, manufacturación, producción energética, navegación, etc. En muchas áreas es probable que la demanda de agua incremente y las fuentes de agua disminuyan, poniendo a prueba a los gestores del agua para que puedan satisfacer las necesidades tanto de, comunidades en constante crecimiento como ecosistemas sensibles. 1.6.1.3 Situación Energética El informe de Balance Energético publicado por el Ministerio de Sectores Estratégicos del Ecuador a finales del 2014 indica que en la oferta de energía primaria, la que es considerada como “toda forma de energía disponible en la naturaleza antes de ser convertida o transformada en un centro de transformación7”, el petróleo es la principal fuente participando con el 91%, la energía renovable participa con el 5%, y otras fuentes con el otro 4% del total de la matriz energética del país para el año del 2013. En el gráfico 1.1 se puede observar la cantidad de kilo barriles equivalentes de petróleo (kbep) que el país ha ofertado entre 1970-2013. En el gráfico 1.2 se observa la cantidad de kbep que en un período de tiempo de 43 años, los diferentes sectores económicos han demandado siendo el sector transporte el mayor demandante con el 49% del total de la demanda para el 2013 con una tasa anual de crecimiento promedio cercana al 6%, el sector residencial en tercer lugar con un representativo 12%, la construcción aparece como el sexto sector de siete con el 4%. 7 Ministerio de Sectores Estratégicos, (2014), Resumen Balance Energético Nacional, pág 8. 8 GRÁFICO 1.1 EVOLUCIÓN DE LA OFERTA DE ENERGÍA POR FUENTES FUENTE: BALANCE DE SITUACIÓN ENERGÉTICA 2014 – ECUADOR. PÁG. 14 GRÁFICO 1.2 EVOLUCIÓN DE LA DEMANDA ENERGÉTICA POR SECTORES. FUENTE: BALANCE DE SITUACIÓN ENERGÉTICA 2014 – ECUADOR. PÁG. 12 9 En el gráfico 1.3 se puede visualizar que el cambio de la demanda energética en el país en la mayoría de sectores muestra un crecimiento, mientras que el sector residencial marca un descenso del 1.3% en relación con el año 2012. En el gráfico 1.4 se observa el consumo del sector económico residencial por fuente en porcentaje, en el que el único representante de la energía renovable no convencional (ERNC) es la leña con el 10%. En el gráfico 1.5 se puede ver en kbep que de la producción de la ERNC el 80% lo abarca la producción tanto de bagazo de caña como de leña, y tan solo el 0.93% se reparten entre energía eólica y solar fotovoltaica lo que indica por qué no aparecen estos dos últimos tipos de energía en el gráfico 1.4. GRÁFICO 1.3 VARIACIÓN DE LA DEMANDA ENERGÉTICA POR SECTORES. FUENTE: BALANCE DE SITUACIÓN ENERGÉTICA 2014 – ECUADOR. PÁG. 13 10 GRÁFICO 1.4 CONSUMO DE LOS SECTORES ECONÓMICOS POR TIPO DE FUENTE. FUENTE: BALANCE DE SITUACIÓN ENERGÉTICA 2014 – ECUADOR. HOJA F.1.19 GRÁFICO 1.5 PRODUCCIÓN ERNC 2013. FUENTE: BALANCE DE SITUACIÓN ENERGÉTICA 2014 – ECUADOR. PÁG. 23 11 En relación a la producción energética nacional, Ecuador al 2013 produjo 1.86 veces más energía de la necesaria lo que nos indica que existe una suficiencia energética, y de esta producción, la energía renovable participó con el 48% como se visualiza en el gráfico 1.6. GRÁFICO 1.6 PARTICIPACIÓN DE ENERGÍA RENOVABLE EN GENERACIÓN ELÉCTRICA. FUENTE: BALANCE DE SITUACIÓN ENERGÉTICA 2014 – ECUADOR. PÁG. 35 El consumo mensual promedio de electricidad en dólares de todo el país, presenta un incremento en el período entre 2012 y 2014 mostrando una tendencia a la alza, sin ser mayor al 6% de un salario básico unificado. (Gráfico 1.7) 12 GRÁFICO 1.7 CONSUMO MENSUAL PROMEDIO DE ELECTRICIDAD EN HOGARES. FUENTE: INSTITUTO NACIONAL DE ESTADÍSTICAS Y CENSOS, INFORMACIÓN AMBIENTAL EN HOGARES 2014 PÁG. 25 Tal como se muestra en el gráfico 1.8, el consumo energético en las zonas urbanas es 1.57 veces superior al de las zonas rurales. El consumo de acuerdo a la cantidad de habitantes en el hogar no presenta un incremento constante, y el promedio nacional se encuentra entre 3 y 4 habitantes por hogar. En el gráfico 1.9 se presenta en porcentaje las prácticas de ahorro energético en los hogares del Ecuador, y estos datos indican que sí se tiene presente el ahorro energético, pero se lo debe fortalecer para que se vuelva cotidiano. 13 GRÁFICO 1.8 CONSUMO MENSUAL PROMEDIO DE ELECTRICIDAD EN HOGARES. FUENTE: INSTITUTO NACIONAL DE ESTADÍSTICAS Y CENSOS, INFORMACIÓN AMBIENTAL EN HOGARES 2014 PÁG. 26 GRÁFICO 1.9 PRÁCTICAS DE AHORRO DE ENERGÍA. FUENTE: INSTITUTO NACIONAL DE ESTADÍSTICAS Y CENSOS, INFORMACIÓN AMBIENTAL EN HOGARES 2014 PÁG. 27 14 1.6.1.4 Saneamiento Alejandro Bermeo8 define a saneamiento como un conjunto de actividades, que se realizan en torno a dos temas considerados vitales para la supervivencia; el agua, su distribución, su manejo y la disposición de las aguas servidas, y los residuos sólidos, su manejo y disposición. 1.6.1.4.1 Agua Potable La actualidad mundial al igual que la regional y nacional, referente a recursos hídricos es considerablemente delicada, es por esto que son imperiosas políticas de conservación del agua dulce debido a la importancia de ésta, ya que este recurso es cada vez es más escaso. Un factor importante que influye en la degradación de este recurso es su uso desmesurado, que genera desperdicio, aumentando así la gravedad de la situación a futuro abriendo camino a una inminente crisis. Esto se debe a la falta de conciencia en los usuarios sobre la gravedad del problema, como lo pronostica el Instituto Internacional de Recursos Hídricos (IWMI por sus siglas en inglés), que dentro de unos 15-30 años el mundo necesitará 17% más de lo que requiere en la actualidad, lo cual crea una incógnita sobre su dotación. El acceso de la población de los países de la región al agua segura, muestra un incremento tal como se observa en la tabla 1.1, dándonos muestras que sí se realizan esfuerzos para mejorar la calidad de vida de los habitantes. No obstante, no se debe descuidar que aún existen millones de habitantes que carecen de acceso al agua. 8 Bermeo, Alejandro, (2005), Agua-Saneamiento-Asentamientos humanos, Quito, United Nations Environment Programme. 15 TABLA 1.1 PORCENTAJE DE LA POBLACIÓN CON ACCESO A AGUA DULCE. PAÍSES BRASIL ARGENTINA CHILE PERÚ COLOMBIA GUATEMALA MÉXICO ECUADOR $*8$ $*8$ $*8$ $*8$ $*8$ $*8$ 85%$12 85%$12 85%$12 585$/ 585$/ 585$/ FUENTE: BANCO MUNDIAL, JULIO 2014 Se puede observar por los datos en la tabla 1.1 que de los 8 países analizados, Ecuador ocupa el séptimo lugar en términos generales en cuanto a porcentaje de población con acceso al agua segura, abreviando el problema como carencia de eficiencia y de cobertura. En la biblioteca digital Instituto Nacional de Estadísticas y Censos (INEC) reposa el documento gráfico “Día Mundial del Agua” publicado en marzo de 2013 9, donde se informa que el 76.51% de los hogares ecuatorianos tiene acceso al servicio de agua potable, de este porcentaje como se puede observar en el gráfico 1.10, el 92,7% de los hogares urbanos tienen acceso al servicio, y el 49.3% de los rurales. 9 Instituto Nacional de Estadísticas y Censos, (2014), Infografía día del agua, http://www.ecuadorencifras.gob.ec/documentos/web-inec/Infografias/Infografia_dia_del_agua.jpg 16 GRÁFICO 1.10 ACCESO AL SERVICIO DE AGUA POTABLE. FUENTE: INSTITUTO NACIONAL DE ESTADÍSTICAS Y CENSOS DÍA MUNDIAL DEL AGUA 2014 En el boletín “Siete de cada diez hogares en Ecuador no realizan ninguna práctica de ahorro de agua10” publicado en junio de 2013 por el INEC, se informa que del 76.51% de hogares con suministro de agua potable el 27.6% de los hogares ecuatorianos realizaba algún tipo de práctica de ahorro de agua, siendo menor que la cantidad de hogares en 2011 con más del 20%, que en ese año fue cercana al 49%. No obstante, a pesar de que el porcentaje de práctica de ahorro disminuyó, la cantidad de agua de consumo por persona también disminuyó de 12.4 a 9.2m3 por mes En el gráfico 1.11 se puede observar el tratamiento que se le da al agua en los hogares, y en el gráfico 1.12 la calidad de agua sobre un máximo de 5 puntos que los usuarios han calificado según su percepción, siendo Cuenca con mayor puntaje, una calificación de 4.63/5 10 Instituto Nacional de Estadísticas y Censos, (2015), Siete de cada diez hogares en Ecuador no realizan ninguna práctica de ahorro de agua, http://www.ecuadorencifras.gob.ec/siete-de-cadadiez-hogares-en-ecuador-no-realizan-ninguna-practica-de-ahorro-de-agua/ 17 GRÁFICO 1.11 TRATAMIENTO DE AGUA EN LOS HOGARES. FUENTE: INSTITUTO NACIONAL DE ESTADÍSTICAS Y CENSOS DÍA MUNDIAL DEL AGUA 2014 GRÁFICO 1.12 CALIDAD DEL AGUA. FUENTE: INSTITUTO NACIONAL DE ESTADÍSTICAS Y CENSOS DÍA MUNDIAL DEL AGUA 2014 1.6.1.4.2 Manejo de Desechos Sólidos El manejo de residuos sólidos está desarrollado en el Ecuador en un ambiente que no ha sido adecuadamente atendido, se ha invertido muchos recursos en la recolección de residuos, sin tomar mucho en cuenta el manejo y la disposición final. Según datos del Ministerio del Ambiente (MAE) al 2014 cada habitante 18 generó un promedio de dos libras diarias de residuos sólidos, eso equivale a 4 millones de toneladas anuales en todo el país. Como disposición, el 20% de los 221 municipios dispone de relleno sanitario, mientras que el 80% restante dispone de botaderos a cielo abierto generando contaminación ambiental. Para contrarrestar este impacto ambiental se deberán cerrar todos los botaderos a cielo abierto hasta el año 2017, para cumplir este y otros objetivos referentes al manejo de residuos sólidos, el gobierno impulsa el Programa Nacional de Gestión Integral de Desechos Sólidos (PNGIDS), el cual permite la realización de estudios para conocer la realidad en cuanto a la cantidad de residuos sólidos que cada municipio produce, además se espera que los municipios que no disponen rellenos sanitarios cuenten a mediano plazo con procesos de separación de desechos, barrido, recolección como también transporte, estación de transferencia, disposición final y un centro mancomunado de residuos sólidos en el que contempla separación de residuos y un relleno sanitario. En la actualidad a consecuencia de la intervención y gestión de ONGs, de entidades privadas y gubernamentales, dentro de la cantidad de hogares censados por la Encuesta Nacional de Empleo, Desempleo y Subempleo (ENEMDU), el tratamiento y manejo de los residuos urbanos y rurales ha mejorado. Los datos de la Información Ambiental de hogares del INEC11 expuestos en el gráfico 1.13 lo confirman, mostrando que, del año 2012 al 2014 se presentó un incremento cercano al 7% en la cantidad de hogares ecuatorianos (gráfico 1.14) que realizaron algún tipo de clasificación de residuos, alcanzando la cifra del 38.32%. Del porcentaje que no realiza clasificación de residuos que compete al otro 61.68%, el 35.09% no lo realizó por carencia de lugares de acopio o contenedores con el fin específico de separación, y el otro 20.34% indicó desinterés por esta práctica como se muestra tanto en el gráfico 1.15 como en el 1.16. 11 Instituto Nacional de Estadísticas y Censos, (2015), Cuatro de cada diez hogares clasifica n los residuos en Ecuador, http://www.ecuadorencifras.gob.ec/cuatro-de-cada-diez-hogares-clasificanlos-residuos-en-ecuador/ 19 GRÁFICO 1.13 CRONOLOGÍA DE ESTUDIO DE HOGARES. FUENTE: INSTITUTO NACIONAL DE ESTADÍSTICAS Y CENSOS, INFORMACIÓN AMBIENTAL EN HOGARES 2014 PÁG. 4 GRÁFICO 1.14 CLASIFICACIÓN DE RESIDUOS. FUENTE: INSTITUTO NACIONAL DE ESTADÍSTICAS Y CENSOS, INFORMACIÓN AMBIENTAL EN HOGARES 2014 PÁG. 10 20 GRÁFICO 1.15 HOGARES QUE NO CLASIFICAN RESIDUOS. FUENTE: INSTITUTO NACIONAL DE ESTADÍSTICAS Y CENSOS, INFORMACIÓN AMBIENTAL EN HOGARES 2014 PÁG. 13 GRÁFICO 1.16 HOGARES QUE NO CLASIFICAN RESIDUOS POR CIUDADES PRINCIPALES. FUENTE: INSTITUTO NACIONAL DE ESTADÍSTICAS Y CENSOS, INFORMACIÓN AMBIENTAL EN HOGARES 2014 PÁG. 14 21 Sobre los residuos peligrosos existe un alto porcentaje de hogares en el país que depositan los desechos peligrosos junto con los comunes, promediando un porcentaje cercano al 71%, incluido desechos farmacéuticos, eléctricos o electrónicos como de aceite y grasas de cocina tal como se puede observar en el gráfico 1.17. Con respecto al ahorro de agua el 86.28% de los hogares indicó que realiza algún tipo de práctica de ahorro referente al cierre de llaves durante actividades como lavar platos o bañarse representado en el gráfico 1.18. GRÁFICO 1.17 DISPOSICIÓN FINAL DE RESIDUOS PELIGROSOS. FUENTE: INSTITUTO NACIONAL DE ESTADÍSTICAS Y CENSOS, INFORMACIÓN AMBIENTAL EN HOGARES 2014 PÁG. 19 22 GRÁFICO 1.18 PRÁCTICAS DE AHORRO DE AGUA. FUENTE: INSTITUTO NACIONAL DE ESTADÍSTICAS Y CENSOS, INFORMACIÓN AMBIENTAL EN HOGARES 2014 PÁG. 23 1.6.1.5 Políticas de construcción sostenible Todo este proceso de cambio climático que se ha experimentado y seguirá experimentándose ha creado conciencia en los líderes a nivel mundial, y en Latinoamérica donde existe una gran preocupación referente al sector de construcción. Surge el deseo de replantear los parámetros convencionales de construcción hacia un modelo sostenible que “satisfaga las necesidades de la generación presente sin comprometer la capacidad de generaciones futuras para satisfacer las suyas propias“12 para reducir la generación de gases nocivos y de consumo de recursos naturales, por lo que se está generando desarrollo e implementación de políticas públicas referentes a construcción sostenible, este desarrollo se ve enmarcado en distintas fases dependiendo de cada país. A nivel global se manejan tres escenarios para la implementación de políticas que permiten llevar el hilo de la conservación y buen manejo energético, estos 3 escenarios son los siguientes: 12 Naciones Unidas, (2015), http://www.un.org/es/ga/president/65/issues/sustdev.shtml. Desarrollo sostenible, 23 · “Nuevas Políticas”. Este escenario toma la postura de asumir que los gobiernos mantengan los compromisos que hicieron para la reducción de emisiones de carbono a la atmósfera y generar fuentes de energías renovables. · “Escenario 450”. Este escenario toma la postura de alcanzar la meta a largo plazo, de que la concentración de gases que producen el efecto invernadero en la atmósfera sea igual o menor a las 450 partes por millón de dióxido de carbono. · “Políticas Actuales”. Este escenario toma una postura pesimista pues analiza las políticas energéticas y climáticas que se han venido implementando, lo que indica que se seguiría actuando de la misma manera en la que han venido haciéndolo hasta el momento. En algunos de los países, como es el caso del Ecuador, no existen políticas públicas oficialmente establecidas, éstas se encuentran todavía en un proceso de desarrollo, debido a que en ciertos casos no se encuentran coaccionando las mencionadas políticas con los planes nacionales estratégicos de desarrollo y de medio ambiente en las que contemple la construcción verde. Sin embargo a nivel latinoamericano si existen países con desarrollo en cuanto a políticas de construcción sostenible. GRÁFICO 1.19 ENERGÍA RELACIONADA CON EMISIONES DE DIÓXIDO DE CARBONO PER CÁPITA EN EL ESCENARIO 450 FUENTE: WORLD ENERGY OUTLOOK PÁG. 14 24 1.6.1.5.1 Políticas en América Latina La Iniciativa para Edificios Sostenibles y Clima del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente PNUMA-IES, (UNEP-SBCI por sus siglas en inglés), tiene como objetivo el generar y promover políticas y prácticas en todo el mundo para construcciones cuyo eje sea su sostenibilidad, marcando ejes de referencia, y además expone que las edificaciones sí marcan una relevancia significativa en el cambio climático para su mitigación y adaptación. Siendo esta iniciativa un referente en los Consejos Latinoamericanos de Edificación Sostenible. Para poder entender la realidad se debe tomar en cuenta el impacto no sólo económico, sino también ambiental generado por la construcción de vivienda social debido al cuantioso y además en incremento déficit habitacional que existe en América Latina, puesto que la operación de este sector genera un elemento transcendental que se debe tomar en cuenta para la generación de iniciativas constructivas en la región. Existe la Iniciativa para la Vivienda Social Sostenible (SUSHI por sus siglas en inglés), que tiene como uno de sus objetivos incorporar soluciones sostenibles en general para viviendas de bajo costo, las cuales contemplan viviendas sociales. Como se planteó en Perú en el año 2012 el proyecto de “Casa Caliente Limpia K’OÑICHUYAWASI” destinado para un sector de Perú en el que la población tiene un alto índice de muerte con más de 500 al año por enfermedades respiratorias por frío e inhalación de humo por cocinar a fuego abierto, con tecnologías que permiten dar una solución a esta problemática, utilizando paredes calientes, un sistema de aislamiento y una cocina mejorada. Este paquete está desarrollado en un enfoque tecnológicamente apropiado, en el que se usan recursos renovables y dan solución a una necesidad específica, como se indica en el gráfico 1.20. 25 GRÁFICO 1.20 CASA CALIENTE LIMPIA K’OÑICHUYAWASI. FUENTE: SITUACIÓN DE LA EDIFICACIÓN SOSTENIBLE EN AMÉRICA LATINA – UNEP – AGOSTO 2014 PÁG. 143 Acorde al informe “Situación de la Edificación Sostenible en América Latina” producido por el Programa de Medio Ambiente de las Naciones Unidas (UNEP) se considera al Consejo Mundial de Edificación Sustentable (WGBC) como la organización internacional más grande del mundo relacionada a la edificación sustentable la cual tiene en sus registros una cifra cercana a los mil millones de metros cuadrados de construcción verde con un aproximado a las 100 mil edificaciones bajo el mismo concepto13, siendo un nervio representativo para la transformación social y ambiental mediante la construcción. En el país se encuentra funcionando Ecuador Green Building Council (EGBC) que forma parte del WGBC que en conjunto con autoridades locales y utilizando a países vecinos como modelo a seguir en políticas de edificación sostenible se plantean el reto de generarlas. 13 United Nations Environment Programme, (2014), Situación de la Edificación Sostenible en América Latina, México, Helvética, pág. 16. 26 Se puede tomar en cuenta y analizar la situación en cuanto al desarrollo de políticas de construcción sostenible de países vecinos con realidades similares a las nuestras, ya que en su implementación y desarrollo se han plasmado las lecciones aprendidas que podemos ponerlas en práctica. Como es el caso de Colombia, donde se encuentra en un proceso de ensamble de estas políticas dentro de sus estrategias nacionales. A la matriz de planeación (Gráfico 1.21) realizada por el Departamento Nacional de Planeación de Colombia se le puede tomar como ejemplo, donde se observa el establecimiento de las líneas de encuentro entre las estrategias de adaptación y mitigación al cambio climático, con estrategias de construcción sostenible. Así como el Plan Nacional de Desarrollo (PND) 2010-2014 que adhiere el cambio climático como uno de los pilares fundamentales de la agenda de política pública nacional. GRÁFICO 1.21 LÍNEAS DE ENCUENTRO ENTRE LAS ESTRATEGIAS DE CAMBIO CLIMÁTICO Y CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE EN COLOMBIA. FUENTE: SITUACIÓN DE LA EDIFICACIÓN SOSTENIBLE EN AMÉRICA LATINA – UNEP – AGOSTO 2014 PÁG. 75 27 De igual manera en Perú el desarrollo sostenible forma parte de la Política Nacional del Ambiente (PNA) que es estratégicamente desarrollado por el Plan Nacional de Acción Ambiental (PNAA) 2010-2021, el cual establece 4 ejes principales y 48 acciones estratégicas. Aun cuando la construcción sostenible no esté mencionada dentro de estas acciones estratégicas, algunas de éstas trazan un marco en el que se establecen bases para el desarrollo para políticas que manejen expresamente la construcción sostenible. Algunas de estas bases son: · Mitigación y adaptación al cambio climático – reducción de gases de efecto invernadero. · Calidad del agua – Tratamiento y reutilización de aguas residuales domésticas. · Residuos sólidos – Correcta disposición final También tiene el gobierno como un objetivo el reducir el consumo energético en 15% para el año 2018, dando prioridad al sector constructivo, servicios y transporte considerando 34 acciones principales que se plantea realizar, entre algunas de las más relevantes se encuentran: · Constituir normas de edificación en las cuales se contemplen parámetros arquitectónicos eficientes de acuerdo a las diferentes zonas climáticas. · Eficiencia energética. · Reglamentación de consumos mínimos para equipos. · Iluminación eficiente. · Calentadores solares. En otro país con una realidad distinta a los países de la región, pero con un objetivo similar con dirección hacia edificaciones sostenibles se presenta algo a tomar en cuenta y tomar como ejemplo. En Octubre de 2009 se emitió la orden ejecutiva 13514 por parte del Presidente de Estados Unidos Barack Obama, la cual dictaba que por lo menos el 15% de los edificios federales existentes se guíen por principios de eficiencia energética para el 2015, y que para el 2030 el 100% de las edificaciones deben alcanzar a ser Net Zero Energy Building, siendo este país el que más consume energía en todo el continente americano. 28 Para marzo de 2015, analizando la realidad a la fecha, FedCenter que es la casa del gobierno federal para la gestión y asistencia para el cumplimiento ambiental integral para administradores de instalaciones Federales y sus agencias14, informa que la orden ejecutiva 13514 fue revocada junto con otras órdenes ejecutivas alineadas a este tema para dar paso a la actual vigente 13693, cuyo principal objetivo es mantener el liderazgo Federal en sustentabilidad y reducción de emisión de gases de efecto invernadero, además de promover la conservación de energía de edificios, eficiencia, y manejo mediante la reducción de intensidad energética del edificio medida en unidades térmicas por pie cuadrado bruto en un 2.5% anual hasta el final del año fiscal 2025, en base con la línea base del uso energético del edificio en el año fiscal 2015. Las Agencias Federales deberán, en un ciclo de vida rentable, comenzando desde el año fiscal 2016, a menos que se especifique lo contrario, mejorar los centros de datos de eficiencia energética en las instalaciones de la agencia. 1.6.1.6 1.6.1.6.1 NET ZERO Net Zero Energy En medio del aumento de inquietud ocasionada por el incremento del costo energético, el deseo de independencia energética, la disminución de fuentes de agua, además del cambio climático y todo lo que este conlleva, se ha generado la necesidad de una construcción y consumo amigable con el ambiente, pudiendo reducir así la dependencia de los combustibles fósiles del sector de la construcción. Y así emerge Net Zero Energy con el concepto de que una edificación debe producir en un año calendario la misma cantidad de energía con recursos renovables que la que consume en el tiempo mencionado. Remarcando el cambio climático se determina que uno de los mayores riesgos que se presentan son las zonas bajas, pues éstas corren el riesgo de sufrir 14 FedCenter, (2015), EO 13514 (Archive) - revoked by EO 13693 on March 19, 2015, Sec. 16(b), https://www.fedcenter.gov/programs/eo13514/ 29 inundaciones. En el gráfico 1.22 se puede observar el aumento de 5 metros en el nivel del mar que llegaría a sufrir el Estado de Florida, y de igual manera sucedería en el resto del mundo con pérdidas incalculables de dinero, sin siquiera mencionar las consecuencias severas y los costos que representan la recolocación de cientos de millones de personas. GRÁFICO 1.22 INUNDACIÓN DEL ESTADO DE FLORIDA, INCREMENTO 5 METROS EN EL NIVEL DEL MAR. FUENTE: OBSERVATORIO TERRESTRE DE LA NASA, CENTRO DE VUELO GODDARD SPACE, GREENBELT, MARYLAND. 2015 El sector de la construcción acorde a Charles J. Kibert15, es el mayor contribuyente al cambio climático, debido a su enorme consumo energético, y las enormes cantidades de materiales utilizadas en la construcción de edificaciones, por lo que si se debe realizar un cambio, se debe empezar con los edificios. 15 Kibert, C., (2015), The Cutting Edge of Sustainable Construction - IV Workshop of Civil and Environmental Engineering EPN, Quito, 2015. 30 1.6.1.6.2 Net Zero Building Según el Instituto Nacional de Ciencias de la Construcción de los Estados Unidos, se define al Net Zero Energy Building (NZEB) como una edificación que utilizando Net Zero Energy (NZE) mediante tecnologías renovables se produce tanta energía como la que consume a lo largo de un año calendario.16 En la actualidad el tema de construcción sostenible ha evolucionado, ha pasado de ser un tema de investigación a ser una realidad, esto se debe principalmente a que se ha despertado el interés en escuelas, fundaciones y gobiernos para que exista un futuro bajo en producción de carbono. Muchos de los NZEB reciben la mitad o más de su energía de la red, pero a su vez retornan la misma cantidad energía a la red en otros momentos. Existen edificios que producen un excedente de energía a lo largo del año y a estos se los conoce con el nombre de “edificios de energía plus”, y aquellos que consumen un poco más de energía de la que producen se los llama “edificios de energía cerca de cero” o “edificios de bajo consumo de energía”. A los edificios se los puede clasificar según la localización del sistema de Energía Renovable como se detalla en la tabla 1.2, pues se debe entender que existen varias posibilidades del lugar donde se genera esta energía. 16 National Institute of Building Sciences, (2014), Net Zero Energy Buildings, https://www.wbdg.org/resources/netzeroenergybuildings.php 31 TABLA 1.2 CATEGORIZACIÓN DE NZEB SEGÚN LA LOCACIÓN DEL SISTEMA DE ENERGÍA RENOVABLE. Localización del sistema de Energía Categorización Renovable En el edificio ZEB-A En el mismo terreno aparte del edificio ZEB-B En un terreno fuera de sitio ZEB-C Comprada fuera de sitio ZEB-D FUENTE: KIBERT, C., IV WORKSHOP OF CIVIL AND ENVIRONMENTAL ENGINEERING EPN QUITO, ECUADOR, 21 OCTUBRE 2015 GRÁFICO 1.23 EDIFICIO ZEB-A (CABO CAÑAVERAL, FLORIDA, 2013). FUENTE: KIBERT, C., IV WORKSHOP OF CIVIL AND ENVIRONMENTAL ENGINEERING EPN QUITO, ECUADOR, 21 OCTUBRE 2015 32 GRÁFICO 1.24 EDIFICIO ZEB-B (OBERLIN COLLEGE, OHIO). FUENTE: KIBERT, C., IV WORKSHOP OF CIVIL AND ENVIRONMENTAL ENGINEERING EPN QUITO, ECUADOR, 21 OCTUBRE 2015 GRÁFICO 1.25 EDIFICIO ZEB-C (NREL, COLORADO). FUENTE: KIBERT, C., IV WORKSHOP OF CIVIL AND ENVIRONMENTAL ENGINEERING EPN QUITO, ECUADOR, 21 OCTUBRE 2015 33 En verdad es posible para prácticamente cualquier edificio que se ha diseñado como un NZEB independientemente de su perfil de consumo de energía que logre el balance energético en el año calendario. Se toma como ejemplo en el gráfico 1.26 un edificio cuyo índice de consumo energético es 300 kWh por metro cuadrado al año que, es un sitio grande y cuenta con mucho dinero, a pesar que se puede construir una gran variedad de servicios este un mal ejemplo de NZEB. Un edificio como el ejemplo con índice de consumo de 200 kWh por metro cuadrado al año que presenta un mejor rendimiento energético, puede llegar a ser NZEB si cuenta con suficiente espacio disponible en el sitio. Y un edificio verdaderamente de alto rendimiento con bajo consumo de energía en el rango de 100 kWh por metro cuadrado al año es el resultado ideal, ya que con esta actuación el edificio puede ser alimentado desde el techo asumiendo que es una edificación de menor tamaño. 34 GRÁFICO 1.26 PRODUCCIÓN VS CONSUMO ENERGÉTICO. FUENTE: KIBERT, C., IV WORKSHOP OF CIVIL AND ENVIRONMENTAL ENGINEERING EPN QUITO, ECUADOR, 21 OCTUBRE 2015 El Instituto de Nuevos Edificios (NBI por sus siglas en inglés), es una organización sin fines de lucro que trabaja para mejorar el desempeño energético en edificios comerciales que ayuda a generar políticas de construcción sostenible alrededor del mundo, define a los edificios de bajo consumo de energía como aquellos que hayan compartido con este instituto o públicamente datos en los que se certifique que por lo menos en 12 meses han tenido un uso mesurado de energía que documente el desempeño superior al promedio de la industria. Estos edificios son comparables con los NZEB en función del tipo, uso de energía, el diseño y uso de estrategias y tecnologías, pero no tienen un objetivo declarado de NZE y no necesitan satisfacer todas sus necesidades energéticas con tecnologías renovables en sitio, a pesar de que puedan o no tener recursos renovables en sitio. Incluso en algunos casos han proporcionado la estructura y el cableado que fácilmente incorporará energía fotovoltaica en una fecha posterior. NBI acepta tres métodos para verificar que los edificios apliquen NZE. La mayoría de edificios aplican el primer método, el cual consiste en la medición mensual del 35 consumo de energía de todos los combustibles y los datos de la producción de energía renovable provista por el equipo del propietario o diseñador del edificio. El segundo enfoque es la representación de una tercera entidad de los datos medidos a través de un reporte de evaluación, artículo publicado, presentación, o citación de un premio u otro foro público. El tercer método de verificación es a través del Instituto Internacional de Futuro Habitable (ILFI por sus siglas en inglés) como parte de la certificación Net Zero Energy Building. ILFI requiere que el 100% de la energía del sitio sea de uso directo cero de gas u otros combustibles fósiles (carbón neutro) y suministrada por energía renovable sobre una base anual neta. NBI presenta resultados17 de un estudio realizado en EEUU y Canadá basado en una amplia investigación por parte de este instituto, y como también en el aporte de muchos de las organizaciones clave, estados y firmas de diseño que están liderando el mercado de NZE, indicando que la cantidad de edificios NZE verificados y NZE emergentes se ha multiplicado. Este número es más del doble en tan solo dos años, de 60 en 2012 a una lista de 160 proyectos en 2014, a pesar de que el mercado sigue siendo muy pequeño, tal como se observa en el gráfico 1.27. Del total de los proyectos NZE verificados se tiene que el 24% son edificios existentes renovados. Esta es una tendencia interesante que provee una validación del potencial que tienen los edificios existentes para alcanzar NZE a través de un importante mejoramiento. 17 New Buildings Institute, (2014, Enero), “2014 Getting to Zero Status Update” pp. 5-6 36 GRÁFICO 1.27 NÚMERO DE PROYECTOS NZE EN 2012 Y 2014 EN NORTE AMÉRICA. FUENTE: NEW BUILDING INSTITUTE, 2014 GETTING TO ZERO STATUS UPDATE, PÁG. 5 En Estados Unidos y Canadá los edificios gubernamentales y las escuelas públicas tienen la mayoría de NZEB y edificios de bajo consumo de energía con las dos terceras partes de todos los proyectos. Los administradores de los edificios públicos se encuentran motivados por la oportunidad de educar a los ciudadanos sobre la factibilidad del desempeño de NZE con ejemplos prácticos y tangibles, especialmente en el caso de las escuelas. El Ecuador Green Building Council manifiesta que en el país no se manejan edificios con NZE debido a que los recursos naturales que son utilizados para la generación de energía son baratos debido al subsidio que otorga el estado en comparación a los equipos que se deben implementar para el desarrollo de energía neta cero, además que el sistema eléctrico en el DMQ no permite aportes energéticos, es decir, que eventualmente no permitiría el retorno de energía producida a cambio de la energía consumida que sería tomada de la red, por lo que se desarrollan edificios de bajo consumo de energía. Estos edificios pueden obtener un certificado que garantice su sostenibilidad llamado LEED (Leadership 37 in Energy & Environmental Design), este certificado desarrollado en 1998 por el Consejo de la Construcción Verde (USGB por sus siglas en inglés) que aparte de la utilización de tecnologías energéticas renovables y alternativas, busca “la mejora en la calidad ambiental interior, la eficiencia del consumo de agua y la selección de materiales.”18 Esto se ve reflejado en el informe del Programa de Medio Ambiente de las Naciones Unidas (UNEP)19 en el que de los países latinoamericanos presentes en el informe no consta Ecuador, pero se analiza la situación de países vecinos como es el caso de Colombia en el que PND 20102014 contempla un programa nacional de desarrollo sostenible, donde se contemplan índices de adaptabilidad al cambio climático, con parámetros de sostenibilidad ambiental, urbana y de gestión de riesgos. Este es el caso del “Centro Sostenible para la Innovación y Negocios Ruta N” que es un referente a nivel nacional y se encuentra construido en Medellín, en el cual intervinieron entidades públicas, el municipio de la ciudad y empresas privadas. Destacan en este proyecto como estrategias sostenibles un manejo eficiente del recurso agua y climatización, conservación de la biodiversidad, aprovechamiento de la luz natural además de uso de tecnología alternativa para la iluminación artificial, la utilización de materiales para la construcción menos contaminantes y más amigables con el medio ambiente, además de la optimización de tiempos en la implementación de mano de obra mediante prefabricados y automatización de procesos. Para el manejo eficiente de agua se instalaron aparatos sanitarios que permiten un ahorro de hasta el 40%, en complemento con recolección de aguas lluvias para descargas y jardines. En los jardines se utilizó flora endémica del lugar no solo por mantener la biodiversidad sino para promoverla. Se utilizó un sistema eficiente de iluminación distribuido estratégicamente con automatización para que el control de luminosidad por área sea el adecuado. Esta automatización se utilizó de igual manera en los espacios internos, donde la iluminación entraba en funcionamiento de acuerdo a la iluminación natural entrante por las ventanas. 18 Wikipedia, (2015), “LEED”, https://es.wikipedia.org/wiki/LEED United Nations Environment Programme, (2014), Situación de la Edificación Sostenible en América Latina, México, Helvética, pág. 20-30 19 38 Dentro del marco en el que engloba la NZE, se puede referir a un valor que se encuentra basado en el equilibrio o balance entre la demanda y la producción de energía de un NZEB. Este balance energético se lo puede realizar de dos maneras: 1 Mediante un balance de la energía entregada/importada y la energía exportada, el monitoreo del autoconsumo de la energía generada en sitio pude ser incluida. 2 Equilibrio entre el ponderado de la demanda energética y el ponderado de la generación de energía. Alternativamente se puede realizar un balance basado en los valores netos mensuales en los que sólo los residuos por mes son sumados hasta un balance anual. Como parte de lo que engloba el significado de una construcción sostenible, con conceptos de Net Zero, se manejan dos temas más, el agua y la basura. 1.6.1.6.3 Basura Neta Cero - Net Zero Waste Net Zero también se aplica a materiales y el resultado es el concepto de Net Zero Waste. Un edificio Net Zero Waste es donde sus ocupantes reducen, reúsan y recuperan el flujo de residuos, convirtiéndolos en recursos con vertido cero en el transcurso de un año. Los componentes de desechos sólidos netos cero comienzan con la reducción de la cantidad de basura generada, reutilizando los desechos, maximizando el flujo de reciclaje de residuos para recuperar materiales reciclables y compostables. 1.6.1.6.4 Agua Neta Cero - Net Zero Water En términos de suministro, el agua neta cero plantea un pequeño desafío, “Qué hacer con el agua de lluvia.” Se puede contemplar una habitación forrada de 39 hormigón en el subsuelo con la finalidad de servir como cisterna, es importante tomar en cuenta que se puede almacenar el agua producida en época de invierno y poder utilizarla en verano que se considera la temporada seca. Un paso posterior al almacenamiento es la utilización de dicha agua en la red de descargas o dependiendo del nivel de purificación del agua poder utilizarla como potable debido a los posibles efectos adversos para la salud que se puedan generar. 1.6.1.6.5 Hogares Con Energía Neta Cero - Net Zero Homes De particular importancia para reducir el consumo energético son los edificios residenciales, dependiendo del sector en el Distrito Metropolitano de Quito existe mayor cantidad de viviendas unifamiliares o multifamiliares. En el sector centro norte donde se plantea el proyecto se maneja una mayor cantidad de viviendas multifamiliares, esto no quiere decir que haya que descuidar o no tomar en cuenta las unifamiliares para un planteamiento de normativas que fomenten la construcción sostenible. Para este tipo de viviendas en Austin, Texas (Estados Unidos) se tiene aprobada una resolución que establece que para el 2015 si son viviendas nuevas, todas deben manejarse con NZE. Este programa demuestra que incrementando la eficiencia energética y disminuyendo los gases que producen el efecto invernadero ambas pueden ser costo efectivo. En este estado norteamericano cuando el costo constructivo incrementa y es hipotecado en 30 años, los costos del consumo energético reducido son aún mejores que los pagos de la hipoteca. Históricamente, el mayor obstáculo en adoptar leyes o códigos de eficiencia energética ha sido la resistencia de la industria de la construcción y de defensores de casas accesibles debido a los costos que se maneja. Esto se sobrelleva de manera conjunta con varios actores interesados defensores de la eficiencia energética. La clave para los hogares con energía neta cero, son las mejoras radicales en el desarrollo de la energía, con reducciones en el consumo en un hogar típico en el 40 orden del 60% al 70%, pudiendo traer a la realidad la energía neta cero en viviendas. Estas mejoras en el desarrollo de la energía combinado con un avanzado control tecnológico y un optimizado sistema de retroalimentación, junto con generación eléctrica en sitio desde paneles solares fotovoltaicos, proveen un realista y alcanzable camino hacia hogares con energía neta cero. 41 CAPÍTULO 2 CONSUMO ENERGÉTICO, MANEJO DE DESECHOS Y SITUACIÓN METEOROLÓGICA 2.1 CONSUMO ENERGÉTICO 2.1.1 DEMOGRAFÍA Y CRECIMIENTO ECONÓMICO La demanda energética se ve afectada principalmente por dos factores; por la variación demográfica y por sus ingresos económicos. Acorde a la Organización de Estados Iberoamericanos para la Educación, la Ciencia y la Cultura (OEI) en su artículo “Crecimiento Demográfico y Sostenibilidad”20, en el transcurso del siglo XX el porcentaje de incremento poblacional a nivel mundial ha sido mayor al 400% y a pesar de que la tasa de incremento poblacional ha disminuido, existe un incremento bordeando la cifra de 80 millones de personas cada año. El papel que toma el crecimiento demográfico, junto al hiperconsumismo de la quinta parte de la población mundial, es un problema21 dentro del panorama actual de crecimiento no sustentable. Referente al consumo de la población, actualmente ésta precisaría de tres planetas Tierra para satisfacer las necesidades si todos los países llevaran el ritmo de consumo de los países desarrollados. Esto se traduce en que se ha superado a la fecha la cantidad de personas que este planeta podría albergar, incluso se estima que el área de terreno productivo necesario para satisfacer las necesidades de cada una de las 7000 millones de personas es de 1.7 hectáreas, pero a la fecha se están utilizando un promedio de 2.8 hectáreas. Por lo que incluso si este promedio bajara, en el año 2050 donde se estima que existan 20 Programa de acción global, (2015), Crecimiento demográfico y Sostenibilidad, http://www.oei.es/decada/accion.php?accion=4 21 Vilches, Amparo, y Daniel Gil. (2003). Emergencia Planetaria: necesidad de un planteamiento global”. Valencia. 42 alrededor de 9000 millones de habitantes, estos, ineludiblemente someterán al planeta a un gran estrés. Este es un evidente problema, que se indica en el documento llamado Informe Brundtland presentado en 1987 por La Comisión Mundial del Medio Ambiente y Desarrollo de la ONU (WECD por sus siglas en inglés)22 donde se señalan las siguientes consecuencias de un crecimiento no sustentable: · “En muchas partes del mundo, la población crece según tasas que los recursos ambientales disponibles no pueden sostener, tasas que están sobrepasando todas las expectativas razonables de mejora en materia de vivienda, atención médica, seguridad alimentaria o suministro de energía”. · “No se trata sólo del número de las personas, sino de cómo hacer que los recursos disponibles sean suficientes. Así, el "problema demográfico debe encararse en parte mediante esfuerzos por eliminar la pobreza de las masas a fin de asegurar un acceso más equitativo a los recursos y mediante la educación a fin de mejorar las posibilidades de administrar esos recursos.” En América del Sur aun cuando haya disminuido la tasa de crecimiento demográfico, Ecuador que de acuerdo al última cifra oficial obtenida como resultado del censo en 2010 hay 14,483,499 habitantes tiene una tasa mayor que la de sus países vecinos, tal como se indica en el gráfico 2.1, lo que indica que las acciones que se deben tomar para satisfacer de la mejor manera a las necesidades de esta población en notable crecimiento deben intensificarse. 22 Naciones Unidas. (1987, Agosto). Informe de la Comisión Mundial sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo. 43 GRÁFICO 0.1 TASA DE CRECIMIENTO DEMOGRÁFICO ECUADOR, COLOMBIA Y PERÚ. FUENTE: BANCO MUNDIAL Situando el proyecto en el cantón Quito dentro de la provincia de Pichincha se puede observar en la tabla 2.1 su crecimiento poblacional por año calendario, evidenciando que para el año 2020 se incrementaría cerca de un 20% de la población con relación al año 2010, haciendo que la demanda en cuanto a construcciones residenciales incremente. 44 TABLA 0.1 PROYECCIÓN DE LA POBLACIÓN EN LA PROVINCIA DE PICHINCHA (POR CANTONES). PROYECCIÓN DE LA POBLACIÓN ECUATORIANA, POR AÑOS CALENDARIO, SEGÚN CANTONES Nombre de canton QUITO CAYAMBE MEJIA PEDRO MONCAYO RUMIÑAHUI SAN MIGUEL DE LOS BANCOS PEDRO VICENTE MALDONADO PUERTO QUITO Nombre de canton QUITO CAYAMBE MEJIA PEDRO MONCAYO RUMIÑAHUI SAN MIGUEL DE LOS BANCOS PEDRO VICENTE MALDONADO PUERTO QUITO 2010 2,319,671 88,840 84,011 34,292 88,635 17,957 13,350 21,197 2010-2020 2011 2,365,973 90,709 86,299 35,155 91,153 18,931 13,712 21,577 2016 2,597,989 100,129 98,193 39,604 104,311 24,524 15,594 23,455 2017 2,644,145 102,015 100,650 40,514 107,043 25,798 15,983 23,823 2012 2,412,427 92,587 88,623 36,030 93,714 19,953 14,080 21,956 2018 2,690,150 103,899 103,132 41,431 109,807 27,128 16,375 24,189 2013 2,458,900 94,470 90,974 36,912 96,311 21,020 14,452 22,334 2019 2,735,987 105,781 105,637 42,353 112,603 28,517 16,771 24,551 2014 2,505,344 96,356 93,353 37,802 98,943 22,136 14,828 22,710 2015 2,551,721 98,242 95,759 38,700 101,609 23,303 15,209 23,084 2020 2,781,641 107,660 108,167 43,281 115,433 29,969 17,171 24,911 FUENTE: INEC, OCTUBRE 2015. ELABORACIÓN: INEC. Los ingresos en la población también han mostrado un incremento, con un factor de 25 y la demanda de energía primaria con un factor de 22.5.23 Los ingresos económicos en los últimos veinte años han incrementado en un 87%, con una probabilidad de que este porcentaje sea un 100% en los veinte años venideros. Se maneja la probabilidad que este incremento se presente con una rapidez mayor en los sectores con ingresos medios y bajos, a pesar de la disminución de la natalidad. Estos indicadores dictaminan que, mientras más altos son los ingresos, mayor es el consumo energético por lo tanto la producción de energía también debe incrementarse. Existen tres factores que van moldeando la economía energética actual; motorización, industrialización y la urbanización. Estos factores se encuentran 23 Cabrera, Isabel y Esther Figueroa, (2012), Situación Energética en el Ecuador, análisis técnico y económico para el uso eficiente de energía.” 45 directamente relacionados con la demanda generada, por lo que a la par no solo se busca una eficiencia en su uso y en su producción, sino que también se buscan diferentes fuentes de energía para disminuir las emisiones de carbono a la atmósfera. 2.1.2 CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA A la utilización de la energía eléctrica se la denomina más comúnmente como consumo, que es la potencia de trabajo de un aparato eléctrico por el intervalo de tiempo en el que éste opera. En este caso se lo maneja en horas. Por lo tanto, las unidades que se manejan son kilovatios-hora (kWh). Esto en parámetros técnicos representa la energía necesaria para mantener una bombilla de 100 vatios (W) encendida en un periodo de 10 horas. La variación en el consumo de energía en una vivienda consta de varios parámetros, dos de los más importantes son: uno, las pérdidas causadas por los aparatos eléctricos, que se pueden optimizar verificando el correcto funcionamiento de los mismos, y/o adquiriendo equipos que ahorran energía siendo más eficaces en el consumo de electricidad; y dos, el número de horas de utilización. Para poder diferenciar a los consumidores y así poder determinar su tarifa se los clasifica por grupos, estos son: · Industrial. · Comercial. · Residencial. · Otros. Este proyecto está direccionado al grupo residencial, y se debe tomar en cuenta que tiene un patrón de consumo y un factor de carga distinto a los que constan en los demás grupos. “A los clientes residenciales se los identifica porque su utilización energética es netamente de uso doméstico sin tomar en cuenta la cantidad de carga conectada. 46 Dentro de este grupo también se consideran a clientes que realizan adjunta una actividad comercial menor o artesanal.”24 Una hora uso es el tiempo que se promedia utilizando el aprovechamiento de los equipos, que se lo puede determinar por medio de observar cómo se desenvuelven tanto las personas como los procesos. Las horas uso de las luminarias y de los equipos varían de acuerdo a dos parámetros, uno es la permanencia de los habitantes en sus residencias y el segundo es la necesidad que tiene un servicio en específico. El consumo de un cliente residencial se clasifica de acuerdo a sus prácticas y a sus actividades en distintos horarios, entre las 00:00 y las 06:00 se presenta un índice de bajo consumo debido a la poca o nula actividad, sin embargo existen aparatos que consumen estando conectados sin necesariamente estar en funcionamiento, a estos aparatos se los denomina “vampiros”. También existen aparatos que al estar en modo de espera generan mayor consumo que estando encendidos, y son estos los que incrementan el consumo sin que los residentes realicen actividad alguna en su vivienda. Posteriormente, a partir de las 06:00 hasta las 08:00 por la utilización de aparatos eléctricos por las actividades diarias incrementa el consumo, posteriormente tiende a disminuir de manera gradual hasta las 12:00, cuándo se presenta nuevamente un incremento de consumo debido a las actividades relacionadas al almuerzo. Se mantiene un bajo consumo hasta aproximadamente un periodo de tiempo que va desde las 18:00 hasta las 22:00 donde el incremento de consumo es considerable debido a la permanencia de los habitantes en sus hogares alcanzando el pico más alto del día. De acuerdo a la Empresa Eléctrica Quito (EEQ), quien provee de energía no sólo al cantón Quito, su servicio registrado hasta el 2015 cubre un área de 14.971 km2 contemplando las siguientes provincias y cantones: 24 Noboa, G., (2002, Junio), Codificación del reglamento de tarifas. Decreto Ejecutivo No. 2713. 47 · Pichincha: Quito, Rumiñahui, Mejía, Pedro Vicente Maldonado, San Miguel de los Bancos y una fracción de Puerto Quito y Cayambe. · Napo: Quijos y El Chaco. La EEQ maneja un total de 1´007´290 contadores de energía que contempla a los clientes regulados con facturación anual incluido terceros de USD 406,15 millones.25 GRÁFICO 0.2 ÁREA DE SERVICIO DE LA EMPRESA ELÉCTRICA QUITO. FUENTE: EMPRESA ELÉCTRICA QUITO - WWW.EEQ.COM.EC El Departamento de Planificación de la EEQ indica cómo el promedio anual de número de clientes es directamente proporcional al crecimiento demográfico de los últimos 10 años (hasta marzo de 2015) tal como se muestra en la tabla 2.2 y gráfico 2.3. A pesar de que los clientes residenciales han incrementado, en la 25 Empresa Eléctrica Quito. (2015). EEQ en cifras. http://www.eeq.com.ec:8080/nosotros/eeq-encifras 48 tabla 2.3 se observa que en cuanto a composición porcentual, éste ha disminuido en el mencionado intervalo de tiempo. TABLA 0.2 EVOLUCIÓN DEL PROMEDIO ANUAL DEL NÚMERO DE CLIENTES. Año 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2 015* Residencial Comercial Industrial 441,456 460,979 479,310 496,706 519,046 545,569 575,286 602,708 639,619 672,123 709,439 741,236 765,557 798,733 831,128 851,585 58,318 60,926 64,523 68,181 72,364 77,230 82,184 86,607 93,477 98,592 103,516 110,461 118,674 120,436 124,420 125,977 8,789 9,396 10,030 10,567 10,996 11,498 12,015 12,406 12,713 13,010 13,353 14,094 14,605 15,031 15,294 15,144 Otros Total 5,133 5,333 5,541 5,940 6,354 6,839 7,271 7,728 8,383 8,919 4,324 4,590 10,102 12,898 13,913 14,583 513,695 536,634 559,404 581,394 608,760 641,136 676,755 709,449 754,191 792,643 830,631 870,381 908,939 947,097 984,754 1,007,290 FUENTE: EMPRESA ELÉCTRICA QUITO, NOVIEMBRE 2015 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN 49 GRÁFICO 0.3 EVOLUCIÓN DEL PROMEDIO ANUAL DEL NÚMERO DE CLIENTES. Abonados Otros 1,000,000 Industrial 900,000 Comercial 800,000 Residencial 700,000 600,000 500,000 400,000 300,000 200,000 100,000 FUENTE: EMPRESA ELÉCTRICA QUITO, NOVIEMBRE 2015 2014 2012 2010 2008 2006 2004 2002 2000 0 50 TABLA 0.3 EVOLUCIÓN EN PORCENTAJE DEL PROMEDIO ANUAL DEL NÚMERO DE CLIENTES. Año 2000 2001 2002 2 003 2 004 2 005 2 006 2 007 2 008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2 015 Residencial Comercial Industrial 0.8594 0.8590 0.8568 0.8543 0.8526 0.8509 0.8501 0.8495 0.8481 0.8480 0.8541 0.8516 0.8423 0.8433 0.8440 0.8454 0.1135 0.1135 0.1153 0.1173 0.1189 0.1205 0.1214 0.1221 0.1239 0.1244 0.1246 0.1269 0.1306 0.1272 0.1263 0.1251 0.0171 0.0175 0.0179 0.0182 0.0181 0.0179 0.0178 0.0175 0.0169 0.0164 0.0161 0.0162 0.0161 0.0159 0.0155 0.0150 Otros Total 0.0100 0.0099 0.0099 0.0102 0.0104 0.0107 0.0107 0.0109 0.0111 0.0113 0.0052 0.0053 0.0111 0.0136 0.0141 0.0145 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 FUENTE: EMPRESA ELÉCTRICA QUITO, NOVIEMBRE 2015 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN En la tabla 2.4 y gráfico 2.4 se observa la evolución de los Megavatios-hora (MWH) facturados a los clientes Regulados en cada uno de los grupos de consumo. 51 TABLA 0.4 EVOLUCIÓN DE LOS MWH FACTURADOS A LOS CLIENTES REGULADOS. Año Residencial Comercial Industrial 2000 745,850 2001 780,084 2002 830,180 2003 886,863 2004 950,518 2005 1,034,456 2006 1,084,042 2007 1,146,439 2008 1,186,909 2009 1,236,017 2010 1,285,757 2011 1,311,964 2012 1,316,178 2013 1,370,254 2014 1,415,247 2 015* 367,335 * Valores a marzo 355,427 384,599 408,044 453,224 492,957 541,501 582,528 610,145 644,803 680,482 719,359 784,040 845,427 853,883 882,398 223,602 599,880 619,424 633,830 612,355 588,026 545,345 567,734 633,870 775,322 855,347 893,450 954,904 1,025,292 1,049,430 1,011,356 221,395 Otros Total 278,165 281,247 294,629 296,995 295,981 304,289 313,499 316,108 334,675 341,460 337,685 359,811 407,185 467,702 497,535 126,488 1,979,322 2,065,354 2,166,684 2,249,438 2,327,482 2,425,592 2,547,803 2,706,561 2,941,709 3,113,306 3,236,251 3,410,719 3,594,082 3,741,269 3,806,536 938,820 FUENTE: EMPRESA ELÉCTRICA QUITO, NOVIEMBRE 2015 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN 52 GRÁFICO 0.4 EVOLUCIÓN DE LOS MWH FACTURADOS A LOS CLIENTES REGULADOS. MWh Otros Industrial Comercial Residencial 4,200,000 3,600,000 3,000,000 2,400,000 1,800,000 1,200,000 600,000 2,014 2,013 2,012 2,011 2,010 2,009 2,008 2,007 2,006 2,005 2,004 2,003 2,002 2,001 2,000 0 FUENTE: EMPRESA ELÉCTRICA QUITO, NOVIEMBRE 2015 La ecuación 2.1 permite calcular el consumo energético promedio por grupo de clientes. Dónde: ݉ݎܥሺݑሻ ൌ ሺ௧ሻ௫ଵ ሺ0.1) Cprom(u)= Consumo promedio del promedio de clientes (kWh). Cprom(t)= Consumo facturado a clientes regulados (MWh). Cl= Promedio anual del número de clientes. En la tabla 2.5 se pueden observar los resultados aplicando la ecuación 1 para todos los grupos de consumo en un promedio anual, mientras que en la tabla 2.6 en un promedio mensual. 53 TABLA 0.5 PROMEDIO ANUAL DE KWH DE CONSUMO POR GRUPO DE CONSUMO. Año Residencial Comercial Industrial 2000 1,690 2001 1,692 2002 1,732 2003 1,785 2004 1,831 2005 1,896 2006 1,884 2007 1,902 2008 1,856 2009 1,839 2010 1,812 2011 1,770 2012 1,719 2013 1,716 2014 1,703 2 015* 431 * Valores a marzo 6,095 6,313 6,324 6,647 6,812 7,012 7,088 7,045 6,898 6,902 6,949 7,098 7,124 7,090 7,092 1,775 68,255 65,924 63,193 57,949 53,479 47,429 47,251 51,095 60,989 65,748 66,911 67,752 70,200 69,819 66,129 14,620 Otros Total 54,197 52,739 53,173 50,003 46,580 44,491 43,117 40,903 39,925 38,284 78,100 78,386 40,307 36,262 35,762 8,673 3,853 3,849 3,873 3,869 3,823 3,783 3,765 3,815 3,900 3,928 3,896 3,919 3,954 3,950 3,865 932 FUENTE: EMPRESA ELÉCTRICA QUITO, NOVIEMBRE 2015 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN 54 TABLA 0.6 PROMEDIO MENSUAL DE KWH DE CONSUMO POR GRUPO DE CONSUMO. Año Residencial Comercial Industrial 2000 141 2001 141 2002 144 2003 149 2004 153 2005 158 2006 157 2007 159 2008 155 2009 153 2010 151 2011 147 2012 143 2013 143 2014 142 2 015* 144 Promedio 149 * Valores a marzo 508 526 527 554 568 584 591 587 575 575 579 591 594 591 591 592 571 5,688 5,494 5,266 4,829 4,457 3,952 3,938 4,258 5,082 5,479 5,576 5,646 5,850 5,818 5,511 4,873 5,107 Otros Total 4,516 4,395 4,431 4,167 3,882 3,708 3,593 3,409 3,327 3,190 6,508 6,532 3,359 3,022 2,980 2,891 3,994 321 321 323 322 319 315 314 318 325 327 325 327 330 329 322 311 322 FUENTE: EMPRESA ELÉCTRICA QUITO, NOVIEMBRE 2015 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN De acuerdo a la EEQ se determina que en los valles vecinos a la ciudad y en el norte de la misma se localizan los clientes de consumo altos y medio altos, mientras que en el centro y sur de la ciudad se localizan los clientes de consumo medio bajo y bajo. 2.1.1 PLIEGO TARIFARIO Para el consumo de energía, la EEQ presenta el pliego tarifario con su respectivo anexo (Ver anexo A) para el periodo del 1 al 30 de noviembre de 2015, donde los cargos tarifarios se clasifican de acuerdo al rango de consumo del usuario. 55 La ecuación 2.2 permite obtener el valor de una planilla de consumo energético mensual que se tendría que pagar en caso de ser un cliente residencial de acuerdo al rango de consumo establecido. Donde: ܸ݂ ൌ ሺσୀଵሺܴܿ ݐܥ כሻሻ ݉ܥ ܣ ܾܥ ܾܶ(0.2) Vf= Valor facturado Rc= Rango de consumo Ct= Cargos tarifarios Cm= Comercialización Ap= Alumbrado público Cp= Cuerpo de bomberos Tb= Tasa de recolección de basura 2.2 MANEJO DE DESECHOS 2.2.1 PLIEGO TARIFARIO Dentro del anexo al pliego tarifario, la Agencia de Regulación y Control de Electricidad (ARCONEL) mediante la Resolución N° 041/14, determina que la tasa por Recolección de Basura se calculará sobre la planilla de consumo valorada con los cargos vigentes en el pliego de Abril del 2014. “De acuerdo a la ORDENANZA METROPOLITANA REFORMATORIA DEL LIBRO III “DE LOS TRIBUTOS MUNICIPALES” N° 0402 de mayo del 2013, la tasa de recolección y tratamiento de residuos sólidos en el DMQ es igual al coeficiente 0.153303 sobre la base imponible (planilla por consumo); exceptuando a los consumidores que se ven beneficiados con la Tarifa de la Dignidad, correspondientes a un consumo mensual hasta 110 kWH. Para los abonados del servicio industrial artesanal de consumo eléctrico igual o menor a 56 300 kWh por mes, el servicio público de transporte de pasajeros movido por energía eléctrica y bombeo para servicio público de agua potable, casos en los que la tarifa será igual a un coeficiente de 0.102202 sobre la base imponible.”26 A los usuarios que forman parte del sector Residencial, se añade a la tarifa del inciso anterior el valor que refleje de aplicar al Salario Básico Unificado (SBU), el factor que se muestra en la tabla 2.7 que corresponda a cada estrato basado en kWh/mes. TABLA 0.7 VALOR A AÑADIRSE POR ESTRATO DE ACUERDO AL SALARIO BÁSICO UNIFICADO (SBU). PERÍODO DE CONSUMO: 1-30 DE NOVIEMBRE 2015. ESTRATOS kWh/mes 0-20 1-50 51-80 81-100 101-120 121-150 151-200 201-300 301-500 501-1000 1001-2000 2000 en adelante Factor del SBU 0.00038 0.00038 0.00053 0.00074 0.00104 0.00167 0.00267 0.00427 0.00683 0.01093 0.01749 0.02799 FUENTE: EMPRESA ELÉCTRICA QUITO, NOVIEMBRE 2015 ELABORACIÓN: EMPRESA ELÉCTRICA QUITO 26 Empresa Eléctrica Quito. (2015). Anexo al pliego tarifario de noviembre. http://www.eeq.com.ec:8080/documents/10180/143788/Anexo+al+Pliego+Tarifario+Diciembre+201 5/d436b54f-7ee6-40ba-83da-982224b761d6 57 2.2.2 SISTEMA DE RECOLECCIÓN A la fecha, en el DMQ el sistema de recolección diferenciado existente tiene un campo de acción muy bajo. Este se lo realiza en mayor magnitud con recolección a pie de vereda, en menor porcentaje en contenedores, y casi la totalidad de los residuos sólidos urbanos (RSU) son depositados en el relleno sanitario sin diferenciarlos. En el gráfico 2.5 se puede observar el flujograma de la gestión de residuos sólidos en el Cantón Quito, dónde se puede apreciar de manera detallada de inicio a fin el manejo de los desechos. 58 GRÁFICO 0.5 ESQUEMA DE FLUJO DE LA GESTIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS EN EL CANTÓN QUITO. FUENTE: MENTEFACTURA, JUNIO 2015 Para poder manejar de mejor manera la recolección y disposición de los RSU dentro del DMQ, la consultora MENTEFACTURA CIA. LTDA. “Plantea una 59 estrategia de recuperación de desechos que se fundamenta en la separación en la fuente y la recolección diferenciada a través de contenedores. Se busca optimizar los costos de recolección y el aprovechamiento de los residuos, a través de un cambio en los hábitos de los ciudadanos.”27 Como uno de los objetivos de este sistema para mejoramiento ambiental se plantea que para el periodo 2015-2025, que además de mejorar se fortalezca el sistema de recolección de residuos inorgánicos reciclables que se producen en residencias. Dentro de este tipo de residuos se encuentran considerados elementos como papel, plástico, vidrio y metales. El porcentaje de estos residuos del total producido en residencias se aproxima al 26%. De este porcentaje que plantea que se deba recolectar el 40% para el año 2020 de manera diferenciada desde la fuente, es decir desde la residencia misma, este porcentaje equivale al 10.4% de todos los residuos producidos. Esto se prevé que se realice con contenedores. Para que este porcentaje se pueda recolectar, es fundamental que, a más de que se realicen campañas que instruyan y fomenten sobre el reciclaje se provean los medios para este fin, es decir dotar de espacios y elementos para la separación desde la residencia. Si la campaña que se realice no crea la conciencia necesaria puede llegar a ser contraproducente puesto que no se reciclaría adecuadamente teniendo que hacerlo nuevamente en la planta de separación. De igual manera el efecto puede ser negativo si el sistema de separación es muy complejo, es decir que sea exorbitantemente selectivo llevando al residente a simplemente no realizarlo. Sin embargo, los desechos generados por una residencia no sólo se los debe tomar en cuenta los que son generados por su(s) habitantes(s), sino también desde el inicio del proceso de construcción, dónde se generan desperdicios que de todas maneras se debe hacer una gestión para su recolección y disposición final. 27 MENTEFACTURA CIA. LTDA. (2015), Estudio de pre-factibilidad y Factibilidad de plantas de separación (aprovechamiento de recursos) de residuos sólidos para los gobiernos autónomos descentralizados municipales de Quito y Cuenca, Quito. 60 La Ordenanza 213 del Distrito Metropolitano de Quito en su Capítulo I indica, que el aseo “en edificios terminados o en construcción destinados a vivienda, industria o comercio, y en las urbanizaciones, condominios y conjuntos residenciales, es responsabilidad de los propietarios, administradores o constructores, según sea el caso.”28 Esto indica que la campaña de un manejo óptimo de desechos no es solo para los residentes, sino que también para quienes construyen. La diferencia radica en la optimización, es decir disminuir la cantidad de residuos de construcción mas no en la diferenciación como los residuos residenciales. Esto se logra con una “industrialización” de los procesos y de los elementos, haciendo así que los tiempos en construcción disminuyan y que existan menos desperdicios. 2.3 METEOROLOGÍA De manera directa o indirecta el sol es una fuente energética importante en nuestro planeta, siendo fuente de la gran mayoría de la energía terrestre. Para la generación de energía química mediante la fotosíntesis el sol es fundamental pues mediante esta energía da vida tanto al reino vegetal como al animal. Para la formación de los combustibles fósiles también se necesitó de la fotosíntesis, así como forma parte fundamental de los ciclos hidrológicos y del origen de los vientos. De acuerdo a la ARCONEL la superficie terrestre percibe 178 000 Teravatios-año (TW-año) de energía solar. En el año de 1990 se calculó que esta cantidad de energía era 15000 veces superior a la que la humanidad consumía. De esta cantidad de energía aproximadamente la mitad es absorbida, para posteriormente convertirse en calor y ser nuevamente enviada hacia la superficie terrestre dividida entre energía electromagnética que es la energía calórica irradiada y la energía calórica evaporada. 28 Ilustre Municipio de Quito. (2015). Ordenanza 213 del DMQ. http://www.derechoambiental.org/Derecho/Legislacion/Ordenanza-213-Distrito-Metropolitano-Quito-Capitulo-I.html 61 GRÁFICO 0.6 ENERGÍA PROMEDIO INGRESADA A LA TIERRA EN TW-AÑO. FUENTE: ATLAS SOLAR DEL ECUADOR – ARCONEL, 2008 2.3.1 INSOLACIÓN Se conoce como insolación global a la cantidad de energía captada en una superficie dentro de un tiempo promedio, que puede ser directa o difusa. Si durante el tiempo que se recibe insolación existe interferencia de un obstáculo, y la insolación directa no llega hacia la superficie cubierta con un único y preciso ángulo de acción, la insolación difusa actuando en diversos ángulos hace que no se encuentre oscuro del todo, por esto, los aparatos fotovoltaicos pueden funcionar únicamente con la insolación difusa. Las unidades en las que se expresa son: [Wh/m2/día]. Para transformar la insolación en horas pico solar o también llamadas horas de sol equivalentes, las cuales se definen como las horas de sol por día, se multiplica por una constante igual a 1kW/m2. Esta transformación sirve de información para determinar la potencia de fuentes de energía alternativa, como son los paneles de energía solar. La información y mapas de insolación en el Ecuador, están basados en la información generada por el National Renewable Energy Laboratory (NREL) con base en Estados Unidos pero con datos a nivel mundial. La Corporación para la investigación Energética (CIE) utiliza la información generada por el NREL con un 62 total de 472 celdas en el Ecuador continental con un rango de acción para emitir información de 40km x40km como se observa en el gráfico 2.7 con un margen de error del 10%. Estos datos se interpolan para tener datos con un rango de acción de 1km2 tal como se puede observar en el gráfico 2.8. GRÁFICO 0.7 RED DE CELDAS NREL EN ECUADOR. FUENTE: ATLAS SOLAR DEL ECUADOR - ARCONEL, 2008 GRÁFICO 0.8 GRILLA DE INSOLACIÓN SOLAR EN ECUADOR. FUENTE: ATLAS SOLAR DEL ECUADOR - ARCONEL, 2008 63 2.3.2 INSOLACIÓN MENSUAL EN EL DMQ Los mapas de insolación promedio global, directa y difusa en el territorio ecuatoriano se observan en el Anexo B, y en la tabla 2.8 se indican los valores aproximados obtenidos mensualmente para el DMQ, mientras que en la tabla 2.9 se muestran las horas pico de sol por día que se obtienen de dividir para mil los valores de insolación. TABLA 0.8 INSOLACIÓN MENSUAL EN EL DMQ. DIRECTA DIFUSA GLOBAL DIRECTA DIFUSA GLOBAL DIRECTA DIFUSA GLOBAL DIRECTA DIFUSA GLOBAL DIRECTA DIFUSA GLOBAL DIRECTA DIFUSA GLOBAL ENERO JULIO 3750 Wh/m2/día DIRECTA 5400 Wh/m2/día 2350 Wh/m2/día DIFUSA 1730 Wh/m2/día 5025 Wh/m2/día GLOBAL 5300 Wh/m2/día FEBRERO AGOSTO 3450 Wh/m2/día DIRECTA 5100 Wh/m2/día 2580 Wh/m2/día DIFUSA 1950 Wh/m2/día 5025 Wh/m2/día GLOBAL 5550 Wh/m2/día MARZO SEPTIEMBRE 3200 Wh/m2/día DIRECTA 5000 Wh/m2/día 2600 Wh/m2/día DIFUSA 2000 Wh/m2/día 5000 Wh/m2/día GLOBAL 5550 Wh/m2/día ABRIL OCTUBRE 3550 Wh/m2/día DIRECTA 4200 Wh/m2/día 2350 Wh/m2/día DIFUSA 2250 Wh/m2/día 4900 Wh/m2/día GLOBAL 5380 Wh/m2/día MAYO NOVIEMBRE 3900 Wh/m2/día DIRECTA 4700 Wh/m2/día 2100 Wh/m2/día DIFUSA 2100 Wh/m2/día 4800 Wh/m2/día GLOBAL 5400 Wh/m2/día JUNIO DICIEMBRE 4750 Wh/m2/día DIRECTA 4350 Wh/m2/día 1800 Wh/m2/día DIFUSA 2175 Wh/m2/día 4950 Wh/m2/día GLOBAL 5180 Wh/m2/día PRIOMEDIO ANUAL DIRECTA 4300 Wh/m2/día DIFUSA 2170 Wh/m2/día GLOBAL 5175 Wh/m2/día FUENTE: ATLAS SOLAR DEL ECUADOR - ARCONEL, 2008 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN 64 TABLA 0.9 HORAS PICO DE SOL EN EL DMQ. DIRECTA DIFUSA GLOBAL DIRECTA DIFUSA GLOBAL DIRECTA DIFUSA GLOBAL DIRECTA DIFUSA GLOBAL DIRECTA DIFUSA GLOBAL DIRECTA DIFUSA GLOBAL ENERO JULIO 3.75 horas pico/día DIRECTA 5.4 horas pico/día 2.35 horas pico/día DIFUSA 1.73 horas pico/día 5.025 horas pico/día GLOBAL 5.3 horas pico/día FEBRERO AGOSTO 3.45 horas pico/día DIRECTA 5.1 horas pico/día 2.58 horas pico/día DIFUSA 1.95 horas pico/día 5.025 horas pico/día GLOBAL 5.55 horas pico/día MARZO SEPTIEMBRE 3.2 horas pico/día DIRECTA 5 horas pico/día 2.6 horas pico/día DIFUSA 2 horas pico/día 5 horas pico/día GLOBAL 5.55 horas pico/día ABRIL OCTUBRE 3.55 horas pico/día DIRECTA 4.2 horas pico/día 2.35 horas pico/día DIFUSA 2.25 horas pico/día 4.9 horas pico/día GLOBAL 5.38 horas pico/día MAYO NOVIEMBRE 3.9 horas pico/día DIRECTA 4.7 horas pico/día 2.1 horas pico/día DIFUSA 2.1 horas pico/día 4.8 horas pico/día GLOBAL 5.4 horas pico/día JUNIO DICIEMBRE 4.75 horas pico/día DIRECTA 4.35 horas pico/día 1.8 horas pico/día DIFUSA 2.175 horas pico/día 4.95 horas pico/día GLOBAL 5.18 horas pico/día PRIOMEDIO ANUAL DIRECTA 4.3 horas pico/día DIFUSA 2.17 horas pico/día GLOBAL 5.175 horas pico/día FUENTE: ATLAS SOLAR DEL ECUADOR - ARCONEL, 2008 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN 65 CAPÍTULO 3 ANÁLISIS DE LA DEMANDA ENERGÉTICA DE LA VIVIENDA Y DE LA GENERACIÓN POR FUENTES ALTERNAS 3.1 DEMANDA ENERGÉTICA 3.1.1 ARQUITECTURA SOSTENIBLE, SISTEMA ELÉCTRICO, SANITARIO Y MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN La energía que se ha demandado a lo largo de la historia del Ecuador ha estado marcada por políticas de consumo en las que el ahorro de ésta no ha sido un parámetro muy relevante, no solo por el bajo valor de las fuentes energéticas al estar subsidiadas por el estado, sino también porque no se proyectaba un consumo verde con recursos renovables. En la actualidad la evolución y desarrollo de un pensamiento amigable con el ambiente, ha hecho que el consumo sea más consciente, y que la construcción sostenible lleve a los arquitectos a cambiar parámetros de diseño buscando calidad en ellos y creando comodidad para los usuarios, esto a la par de generar ahorro en el consumo de energía y de los recursos. La arquitectura sostenible trata de parámetros de diseño que permiten a la edificación ser eficiente por medio de una menor utilización de recursos, teniendo como su principal objetivo causar el menor impacto ambiental. Esto se puede alcanzar juntando el diseño con la implementación de generación de energías limpias. 66 3.1.1.1 PRINCIPIOS DE ARQUITECTURA SOSTENIBLE Para que un proyecto siga la línea de sostenibilidad debe basarse en ciertos principios que permitan ser proyectados hacia el futuro teniendo en cuenta las generaciones venideras. Estos principios son flexibles de acuerdo a cada zona en la que los proyectos se ubiquen porque se presentan distintas condiciones · Exposición solar: Se debe determinar la ubicación, forma y orientación de la edificación para que esté expuesto a la cantidad de insolación necesaria para mantener la temperatura interna ideal. · Protección solar: Al medio día se presenta la radiación solar mayor, haciendo que el calor interno sea muy alto por lo que se debe diseñar algún tipo de protección. · Captación solar: Temprano en las mañanas se debe captar la mayor cantidad de radiación solar para que la edificación se caliente lo más rápido posible. · Capacidad calorífica: El calor que se almacena durante el día se debe liberar en la noche. · Inercia térmica: Se debe asegurar que la humedad y la temperatura se mantengan estables durante el día. · Ventilación: Para que se pueda enfriar la edificación que se calienta por la radiación solar se debe utilizar el viento. EN EL GRÁFICO 3.1 SE OBSERVA EL CONFORT TÉRMICO QUE SE DEBERÍA IMPLEMENTAR EN UNA VIVIENDA BAJOS LOS PRINCIPIOS DE ARQUITECTURA SOSTENIBLE. EN EL GRÁFICO 3.2 SE PRESENTAN LAS ESTRATEGIAS ECOLÓGICAS QUE DEBERÍA PRESENTAR UN PROYECTO DE VIVIENDA EN SUS DISTINTAS FASES. 67 GRÁFICO 0.1 CONFORT TÉRMICO. FUENTE: COELLAR HEREDIA, FRANCISCO. (2013). DISEÑO ARQUITECTÓNICO SOSTENIBLE Y EVALUACIÓN ENERGÉTICA DE LA EDIFICACIÓN. ECUADOR. 68 GRÁFICO 0.2 ESTRATEGIAS ECOLÓGICAS PARA LAS DISTINTAS FASES. FUENTE: HERNÁNDEZ PEZZI, CARLOS. (2007). UN VITRUBIO ECOLÓGICO, PRINCIPIOS Y PRÁCTICA DEL PROYECTO ARQUITECTÓNICO SOSTENIBLE. BARCELONA – ESPAÑA. 69 3.1.1.2 SISTEMA ELÉCTRICO, SANITARIO Y MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Para mantenerse en la línea de edificación sostenible, complementario a los diseños arquitectónicos se deben contemplar otros aspectos que no solo permitan disminuir el consumo, sino que también contribuyan en la disminución del impacto ambiental. Para esto se deben determinar los implementos a utilizarse en los sistemas eléctrico y sanitario, junto con los materiales de construcción a implementarse en la edificación. Electricidad: Los sistemas automáticos de iluminación permiten un ahorro entre el 30% y el 40%29 del consumo eléctrico de este sistema. Particularmente útiles para sectores dónde la iluminación es necesaria pero el tránsito de personas es bajo, como pasillos, parqueaderos, patios y áreas de esparcimiento. Sensores que detectan el movimiento para encenderse y apagarse en la ausencia del mismo y células fotoeléctricas que detectan la ausencia de luz para encenderse en las noches y automáticamente apagarse en las mañanas para lugares al aire libre. La utilización de focos incandescentes (tradicionales) podría considerarse obsoleto debido a la presencia de focos con distinta tecnología de mayor eficiencia energética. Esta eficiencia está determinada por la relación luminosidad vs calor, mientras más alto sea el calor generado, menor será la luminosidad, y viceversa. Los focos fluorescentes (ahorradores) incrementan el ahorro en el consumo utilizando cinco veces menos energía que un incandescente, es decir, un foco ahorrador de 20 watts produce la misma luminosidad que un convencional de 100, además con un tiempo de duración 6 veces mayor a los convencionales, con un 29 COELLAR HEREDIA, Francisco. (2013). Diseño arquitectónico sostenible y evaluación energética de la edificación. Ecuador. 70 tiempo de vida de aproximadamente 6000 horas, versus las 1000 horas de tiempo de vida de un incandescente30. GRÁFICO 0.3 FOCO FLUORESCENTE (AHORRADOR). FUENTE: WWW.CNNEXPANSION.COM, 2015 También se puede considerar como alternativa para disminuir el consumo de energía eléctrica a la utilización de focos con tecnología LED de alta potencia. Éstos generan poca cantidad de calor por lo que utilizan la mayor cantidad de energía para producir luz. Además su tiempo de vida útil supera a los focos incandescentes entre 35 y 50 veces, funcionando unas 35000 a 50000 horas sin deterioro por encender y apagar repetidamente antes de tener que ser 30 Agencia Pública de Noticias del Ecuador y Suramérica. (2014). Ecuador entregará 800 mil focos ahorradores para incentivar el ahorro de energía en la población.. http://www.andes.info.ec/es/noticias/ecuador-entregara-800-mil-focos-ahorradores-incentivarahorro-energia-poblacion.html 71 reemplazadas. Frente a los focos fluorescentes los focos LED utilizan 1.7 veces menos energía, y su tiempo de duración está entre 6 y 8 veces superior. GRÁFICO 0.4 FOCOS CON TECNOLOGÍA LED. FUENTE: WWW.DFORCESOLAR.COM, 2015. Agua: Como parte del diseño pasivo de una edificación forman parte dos sistemas; la recolección de aguas lluvias y manejo de aguas grises permitiendo un ahorro entre el 30% y el 60% del consumo de agua. No obstante, existen varias acciones y aplicaciones complementarias que permiten un incremento de ahorro en el consumo. Piezas sanitarias con diseños innovadores que cumplen las mismas necesidades que los convencionales con una considerable disminución de la utilización de recursos, son elementos clave para ahorrar agua. El inodoro de doble flujo utiliza 6 litros de descarga para sólidos y 3 litros para líquidos, mientras que un inodoro convencional descarga entre 14 y 15 litros independientemente del tipo de desecho. Vale mencionar que en el mercado existen inodoros y urinarios que no necesitan de agua para realizar descargas. 72 GRÁFICO 0.5 SISTEMA INODORO DOBLE FLUJO. FUENTE: WWW.TARINGA.NET, 2015 Dentro de la vivienda se puede complementar el ahorro en el consumo de agua con la utilización de duchas, grifos de lavamanos y fregaderos con sistema de aireación, que consiste en producir la misma presión de agua que los aparatos convencionales con la característica de que se utiliza menos de la mitad de agua, con la capacidad de reducir el gasto de 180lt/min a 80lt/min. 73 GRÁFICO 0.6 GRIFO CON AIREADOR. FUENTE: ES.ALIEXPRESS.COM, 2015 Materiales: La decisión de qué materiales utilizar en la construcción es fundamental, pues deben cumplir con las características especificadas en el cálculo estructural y en temas de sostenibilidad se debe considerar la contaminación de cada uno en su fabricación, instalación, transporte y disposición final. Los materiales a utilizarse deben tener la capacidad de satisfacer las necesidades térmicas de cada proyecto, con la característica de durabilidad para disminuir trabajos de mantenimiento y que al ser instalados produzcan menos residuos. Esto se puede disminuir con materiales y procesos constructivos industrializados. 3.1.2 HISTORIAL DE CONSUMO Un historial de consumo energético representa de manera cronológica los valores de la utilización de energía eléctrica de una planilla por usuario en un periodo determinado de tiempo. El proyecto planteado se encuentra ubicado en el sector centro norte del DMQ, en la parroquia “El Batán”. Esta parroquia es una de las 74 que tiene más alto promedio de consumo kWh/mes por cliente de acuerdo a información de la EEQ (Anexo C). Para esto se presenta el historial de consumo mensual de 44 suministros residenciales de viviendas multifamiliares ubicados en la parroquia mencionada desde diciembre de 2013 hasta noviembre de 2015 en el Anexo D. Con los valores de consumo obtenidos de cada suministro se determinan los promedios mensuales en este periodo de tiempo, y uno general por cada mes, con esto se puede observar y determinar los meses en los que el consumo es más elevado. En las tablas 3.1, 3.2 y en el gráfico 3.7 se puede observar que los meses que presentan mayor consumo son: abril, junio, julio y octubre. No obstante, el mes de octubre que presenta el mayor promedio de consumo energético con 144 kWh/mes es menor al promedio anual con menos del 4% al de todo el DMQ, que es de 149 kWh/mes. 75 TABLA 0.1 CONSUMO PROMEDIO MENSUAL DE ELECTRICIDAD DICIEMBRE 2013-NOVIEMBRE 2015. Meses de consumo nov-15 oct-15 sep-15 ago-15 jul-15 jun-15 may-15 abr-15 mar-15 feb-15 ene-15 dic-14 nov-14 oct-14 sep-14 ago-14 jul-14 jun-14 may-14 abr-14 mar-14 feb-14 ene-14 dic-13 PROMEDIO Consumo Promedio kWh 122.11 128.66 135.23 122.43 142.57 139.91 135.43 148.14 128.84 132.00 126.39 138.11 132.57 160.25 131.61 124.27 130.66 137.34 134.36 138.70 124.84 120.34 129.89 123.61 132.84 FUENTE: EMPRESA ELÉCTRICA QUITO, DICIEMBRE 2015 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN 76 TABLA 0.2 PROMEDIO DE CONSUMO DE ELECTRICIDAD POR MES DICIEMBRE 2013-NOVIEMBRE 2015. Meses de consumo ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIMEBRE OCTUBRE NOVIMEBRE DICIEMBRE Consumo Promedio kWh 128.14 126.17 126.84 143.42 134.90 138.63 136.61 123.35 133.42 144.45 127.34 130.86 FUENTE: EMPRESA ELÉCTRICA QUITO, DICIEMBRE 2015 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN GRÁFICO 0.7 PROMEDIO MENSUAL DE CONSUMO DE SUMINISTROS EN LA PARROQUIA “EL BATÁN”. FUENTE: EMPRESA ELÉCTRICA QUITO, DICIEMBRE 2015 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN 77 3.2 GENERACIÓN POR FUENTES ALTERNAS Se considera como fuentes alternas de energía a aquellas que se plantean como una opción frente a las tradicionales clásicas (hidroeléctrica, nuclear, de combustión),31 con una característica en común; generación de energía con fuentes ilimitadas generando pocos o ningún residuo. 3.2.1 ENERGÍA EÓLICA Se define como energía eólica, a la energía renovable generada por la fuerza del viento para producir electricidad, la energía cinética es transformada en energía mecánica producida por hélices de aerogeneradores impulsadas por corrientes de aire. Actualmente es utilizada principalmente para la generación eléctrica mediante aerogeneradores en grandes cantidades en parque eólico. Cabe mencionar que este sistema de generación eléctrico no es idóneo para todas las locaciones, pues éstas deben tener suficiente viento. 31 Enciclonet alternativa/ 3.0. (2016). Energía alternativa. http://www.enciclonet.com/articulo/energia- 78 GRÁFICO 0.8 PARQUE EÓLICO VILLONACO (LOJA, ECUADOR). FUENTE: HTTP://WWW.EVWIND.COM/2014/11/30/EOLICA-EN-ECUADOR-SECONSOLIDA-CON-NUEVOS-PROYECTOS/ 3.2.2 ENERGÍA GEOTÉRMICA Se define como energía geotérmica, a una energía renovable que es generada de manera amigable con el ambiente por el calor interno de la corteza terrestre. Ésta se extrae de reservorios geotermales que son formados por el agua proveniente de la superficie que penetra a través de las fallas del suelo hasta acuíferos subterráneos donde es calentada por el magma. De este reservorio se extrae el vapor de agua que es trasportado por tuberías hacia la central geotérmica que transforma a la presión y a la energía calorífica en energía mecánica que permite que gire una turbina y a su vez el generador produciendo energía eléctrica. El Ecuador es un país con un gran potencial para desarrollar proyectos energéticos de este tipo al estar situado en el Cinturón de Fuego del Pacífico. Se estima que 79 la producción podría llegar a 1700 megavatios. Sin embargo, el inconveniente mayor para que sea viable esta generación energética son los costos muy altos.32 GRÁFICO 0.9 CENTRAL GEOTÉRMICA. FUENTE: HTTP://WWW.EVWIND.COM/2013/12/19/ENERGIAS-RENOVABLESALSTOM-CONSTRUIRA-EN-MEXICO-UNA-NUEVA-CENTRAL-DE-ENERGIAGEOTERMICA/ 3.2.3 ENERGÍA FOTOVOLTAICA Se define como energía fotovoltaica, a aquella que es obtenida por medio de la radiación solar. Para que ésta pueda ser generada se necesita de un elemento que absorba la luz del sol y transforme la energía de la radiación solar en energía eléctrica. Frente a la generación convencional la energía fotovoltaica presenta varias ventajas: · La fuente alimentadora es gratuita e ilimitada · Exceptuando las baterías, su mantenimiento es bajo y tiene una larga vida útil 32 El Comercio. (2014). El uso de energía geotérmica se extiende por todo el planeta. http://www.elcomercio.com/tendencias/energiageotermica-planeta-cop20-lima.html 80 · Bien diseñado el sistema es fiable y su operación es segura · No genera CO2 en su operación · Ideal para locaciones sin acceso a la red pública · Reduce o elimina el consumo de combustibles para generación de energía, particularmente en zonas rurales No obstante, el sistema de energía solar fotovoltaica cuenta con algunas desventajas: · Su instalación se la realiza con mano de obra calificada · Su elevado costo inicial y reemplazo de baterías · El área de implementación · Visual - Cubre fachadas y cubiertas · Ciertas partes de las celdas fotovoltaicas son tóxicas. Se debe tomar en cuenta la manera en la insolación incide en los paneles para así poder determinar la orientación de estos, si bien la posición horizontal es la más fácil de implantar, no necesariamente optimiza la captación de los rayos solares en las distintas latitudes del planeta, y además depende de la configuración arquitectónica de las cubiertas. Tomando en cuenta que la latitud del Ecuador y específicamente Quito es 0° y al medio día recibe la mayor cantidad de insolación directa y se puede aprovechar de mejor manera que la insolación antes de las 10:00 y posterior a las 14:00, la posición horizontal sería la óptima en este caso, teniendo una variación 0°-10° de inclinación. 3.2.4 SISTEMA FOTOVOLTAICO Se lo conoce como sistema fotovoltaico a un conjunto de elementos que conforman un dispositivo general que toma la energía lumínica (insolación) y la transforma en corriente eléctrica apta para la utilización de los seres humanos. 81 · Célula fotovoltaica: Es un dispositivo electrónico que absorbe fotones de luz y emite electrones. GRÁFICO 0.10 CÉLULA FOTOVOLTAICA. FUENTE: HTTP://INGEMECANICA.COM/TUTORIALSEMANAL/TUTORIALN192.HTML · Panel o módulo fotovoltaico: también conocido comúnmente como panel solar, es el conjunto de células fotovoltaicas de manera modular. GRÁFICO 0.11 PANEL FOTOVOLTAICO EN CANTEBURY (NUEVO HAMPSHIRE, ESTADOS UNIDOS). FUENTE: HTTPS://ES.WIKIPEDIA.ORG/WIKI/PANEL_FOTOVOLTAICO · Generador: Componente formado por un conjunto de paneles fotovoltaicos que transforman la insolación recibida en corriente continua de baja tensión, ya sea de 12 ó 24v. · Acumulador o batería: Componente que acopia la energía que produce el generador para poder utilizar la energía en horas en las que el consumo es mayor a la generación. 82 · Regulador o controlador de carga: Componente que evita que el acumulador sufra de daños causados por sobrecargas o por descargas desmedidas, quedando así sin funcionamiento y la necesidad de ser reemplazado, esto permite que todo el sistema funcione de la mejor manera en todo momento. · Inversor: Este sistema es opcional dependiendo del usuario, pues es el encargado de transformar la corriente continua generada y almacenada de 12 ó 24 V en corriente alterna de hasta 230V. El inversor genera dos opciones de manejo del sistema; la primera es una conexión directa del sistema fotovoltaico a la utilización del aparatos que generalmente pueden ser utilizados con baterías como lámparas, teléfonos, Tv blanco y negro, cargadores de pilas, radios, etc. Indicada en la figura 3.12, y esta opción representa una de menor costo por lo que no requiere el inversor. Sin embargo, su utilización es limitada. La segunda opción es conectar el inversor y transformar la corriente continua en alterna como se indica en la figura 3.13. GRÁFICO 0.12 SISTEMA FOTOVOLTAICO SIN INVERSOR. FUENTE: HTTP://WWW.PESCO.COM.MX/PESCO/EFICIENCIA/INDEX.PHP/78SERVICIOS 83 84 GRÁFICO 0.13 SISTEMA FOTOVOLTAICO CON INVERSOR. FUENTE: HTTP://INGEMECANICA.COM/TUTORIALSEMANAL/TUTORIALN192.HTML 3.3 DISEÑO DEL SISTEMA La energía eólica como fuente de generación energética de este proyecto de vivienda no es técnicamente viable, pues la zona no cuenta con el viento suficiente para producir la energía que satisfaga la demanda energética residencial, y tampoco existe la posibilidad de implantar un parque eólico como tal para inclusive abastecer un mayor número de residencias. La energía eléctrica a base de energía geotérmica tampoco es técnicamente viable para este proyecto de vivienda, pues los costos de generación y operación son muy elevados y podrían ser únicamente costeados a nivel estatal para la generación de la cantidad de megavatios que satisfaga a grandes sectores de la población. La energía fotovoltaica por su versatilidad en cuanto a cantidad de energía que puede generar, también a que el área que necesita para implantar el sistema de generación cabe cómodamente dentro del predio, ya que sus ventajas son 85 técnicas considerablemente superiores a sus desventajas, se convierte en la alternativa idónea para este proyecto de vivienda. El proyecto de vivienda multifamiliar consta de una edificación de dos bloques unidos por escaleras, cada bloque cuenta con una terraza de 150m2 dónde se va a implantar el sistema generador de energía, y con 4 apartamentos de 75m 2 cada uno. Cada apartamento está diseñado para que habiten cómodamente 4 personas, con 3 dormitorios, 2 baños, cocina, sala y comedor. El subsuelo de la edificación está diseñado para abarcar a un estacionamiento por cada apartamento (16) más 2 parqueaderos destinados para visitas. El sistema generador de energía no solo debe contemplar el abastecimiento para cada apartamento individualmente, sino a la iluminación y conexiones eléctricas del área comunal como escaleras, pasillos y parqueaderos. (Ver Anexo E). Para efectuar el diseño del sistema fotovoltaico se debe realizar una serie de cálculos que lleven a una optimización en el uso de los aparatos y también en la generación de energía, contemplando siempre el balance que debe existir entre estos dos parámetros. El diseño inicia con la obtención de información del consumo de energía eléctrica. Para esto se debe obtener el conocimiento del voltaje con el que trabajan los aparatos electrónicos domiciliarios instalados y las horas de uso de los mismos, tomando en cuenta una posible ampliación futura y que el proyecto no se quede eventualmente sin abasto. La cantidad de kWh demandada no es un impedimento para el sistema fotovoltaico, por el contrario, el sistema es capaz de abastecer hasta la más demandante edificación, siempre y cuando se cuente con la superficie necesaria para la instalación de paneles. 86 En la tabla 3.3 se muestra el requerimiento de potencia promedio de los artefactos más utilizados. TABLA 0.3 REQUERIMIENTO DE POTENCIA (W) DE TRABAJO DE ARTEFACTOS ELÉCTRICOS COMUNES EN UN HOGAR. ARTEFACTO Foco fluorescente Aspiradora Foco incandescente Radio grabadora Plancha TV (24-29pulg) Computador de mesa Refrigerador Horno microondas Secadora de cabello POTENCIA DE TRABAJO (W) 8-23 800-1200 25-100 12-40 900-1500 115-160 200-230 100-400 1000-1300 1200-1800 FUENTE: ATLAS SOLAR DEL ECUADOR – ARCONEL, 2008 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN 3.3.1 EFICIENCIA DEL SISTEMA El factor más influyente en la eficiencia del sistema es el tipo de celdas fotovoltaicas a utilizarse. En estos últimos años el desarrollo tecnológico, junto con los procesos investigativos y constructivos han avanzado notoriamente, permitiendo que la eficiencia en generación energética sea cada vez mayor. En el mercado el elemento que se encuentra con mayor frecuencia en celdas es el de silicio. Este elemento compone dos tipos de celdas; mono o policristalinas, permitiendo que el usuario pueda elegir acorde a sus necesidades en base a una relación costo vs rendimiento. Las celdas monocristalinas son más costosas pero con una eficiencia de funcionamiento superior a las policristalinas. 87 Para tomar la decisión de qué tipo de celdas utilizar se debe también contemplar el costo de mantenimiento de todo el sistema. En la tabla 3.4 se presentan las eficiencias de las celdas de acuerdo a sus características. TABLA 0.4 EFICIENCIA DE PRINCIPALES TECNOLOGÍAS FOTOVOLTAICAS. Material de celda Silicio monocristalino Silicio policristalino Rendimiento Rendimiento Rendimiento de célula en de célula módulo laboratorio industrial industrial 24.70% 18% 14% 19.80% 15% 13% FUENTE: CADENA, ALEJANDRO. (2009). GUÍA PARA LA PREPARACIÓN DE ANTEPROYECTOS DE ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA. QUITO. Se presentan dos escenarios para la determinación de sistemas fotovoltaicos; el Escenario 1 satisface la demanda energética de usuarios residenciales promedio acorde al historial de consumo presentado, y el escenario 2 satisface la demanda energética de usuarios promedio contemplando el cambio de matriz energética presentada por el gobierno que plantea eliminar el uso de gas licuado de petróleo (GLP) en hogares. 3.3.2 ESCENARIO 1 DE GENERACIÓN ENERGÉTICA En este primer escenario el sistema fotovoltaico satisface enteramente la demanda energética de una vivienda multifamiliar. Utilizando la información de la sección 3.1.2 del mes con mayor consumo en el año que es el mes de octubre con 144.45 kWh/mes por suministro individual. Considerando un incremento de una futura ampliación (7%) se utilizará 155 kWh/mes utilizando como fuente de luz a los focos fluorescentes tal como se muestra en la tabla 3.5 dónde están detalladas cargas típicas de una vivienda con consumo promedio aproximado. 88 TABLA 0.5 CARGAS DE UNA VIVIENDA PROMEDIO – ESCENARIO 1. ARTEFACTO TELEVISOR (24-29pulg) REFRIGERADOR RADIO GRABADORA CARGADOR CELULAR COMPUTADOR FOCOS FLUORESCENTES HORNO MICROONDAS PLANCHA ASPIRADORA SECADORA DE CABELLO CANTIDAD POTENCIA USO (W) (horas/día) 1 1 1 4 1 9 1 1 1 1 ENERGÍA DIARIA (Wh/día) 115 5 300 6 20 1 5 8 200 2 20 5 1000 0.17 900 0.75 900 0.2 1200 0.11 SUBTOTAL (Wh/día) TOTAL (kWh/mes) 575 1800 20 160 400 900 170 675 180 132 5012 155.4 FUENTE: ATLAS SOLAR DEL ECUADOR – ARCONEL, 2008 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN Como se menciona en el apartado 3.1.1.2 se puede elegir como fuente de luz 3 tipos de focos, tomando como referencia en este proyecto la utilización de focos fluorescentes con una potencia de 20W cada uno, se obtiene un ahorro del 72% frente a los 267kWh de consumo mensual con focos incandescentes de 100W, no obstante frente a los 144.2kWh de consumo mensual con focos LED se presenta un incremento del 7.2%. Adicional a cada apartamento individualmente, se debe considerar la iluminación y las conexiones eléctricas del área comunal, mostrado en la tabla 3.6 el consumo con focos fluorescentes, en la tabla 3.7 el consumo con focos incandescentes y en la tabla 3.8 el consumo de focos con tecnología LED. 89 TABLA 0.6 CONSUMO ELÉCTRICO DE PROYECTO DE VIVIENDA CON FOCOS FLUORESCENTES. CARGAS DEL PROYECTO DE VIVIENDA EN CORRIENTE ALTERNA (AC) RESIDENCIAL SUBTOTAL (A) (Wh/día) 8 VIVIENDAS SUBTOTAL (A)(kWh/mes) COMUNAL ARTEFACTO CANTIDAD FOCOS ESCALERAS FOCOS PARQUEADEROS ABRILLANTADORA 13 13 1 POTENCIA USO (W) (horas/día) 20 5 20 1 900 0.28 SUBTOTAL (B) (Wh/día) SUBTOTAL (B)(kWh/mes) TOTAL (A)+(B)(kWh/mes) 40096 1243.0 ENERGÍA DIARIA (Wh/día) 1300 260 252 1812 56.2 1299.1 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN. TABLA 0.7 CONSUMO ELÉCTRICO DE PROYECTO DE VIVIENDA CON FOCOS INCANDESCENTES. CARGAS DEL PROYECTO DE VIVIENDA EN CORRIENTE ALTERNA (AC) RESIDENCIAL SUBTOTAL (A) (Wh/día) 68896 8 VIVIENDAS 2135.8 SUBTOTAL (A)(kWh/mes) COMUNAL ENERGÍA USO POTENCIA ARTEFACTO CANTIDAD DIARIA (W) (horas/día) (Wh/día) FOCOS ESCALERAS 13 100 5 6500 FOCOS PARQUEADEROS 13 100 1 1300 ABRILLANTADORA 1 900 0.28 252 SUBTOTAL (B) (Wh/día) 8052 SUBTOTAL (B)(kWh/mes) 249.6 TOTAL (A)+(B)(kWh/mes) 2385.4 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN. 90 TABLA 0.8 CONSUMO ELÉCTRICO DE PROYECTO DE VIVIENDA CON FOCOS LED. CARGAS DEL PROYECTO DE VIVIENDA EN CORRIENTE ALTERNA (AC) RESIDENCIAL SUBTOTAL (A) (Wh/día) 37216 8 VIVIENDAS 1153.7 SUBTOTAL (A)(kWh/mes) COMUNAL ENERGÍA POTENCIA USO ARTEFACTO CANTIDAD DIARIA (W) (horas/día) (Wh/día) FOCOS ESCALERAS 13 12 5 780 FOCOS PARQUEADEROS 13 12 1 156 ABRILLANTADORA 1 900 0.28 252 SUBTOTAL (B) (Wh/día) 1188 SUBTOTAL (B)(kWh/mes) 36.8 TOTAL (A)+(B)(kWh/mes) 1190.5 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN. Contemplando que el consumo eléctrico comunal está dado mayoritariamente por alumbrado, influye aún más la tecnología del foco a utilizar. Utilizar focos incandescentes en lugar de fluorescentes incrementa el consumo en un 83%, mientras que utilizar focos Led en lugar de focos fluorescentes presenta una disminución en el consumo del 8.4%. 3.3.2.1 CÁLCULO Y DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA Para generar la cantidad de energía requerida se determina que el voltaje que alimenta el sistema fotovoltaico sea de 12V por cada panel. Se colocan en serie los paneles para producir 48V en corriente continua (DC). Para que se puedan utilizar la mayoría de aparatos eléctricos en un hogar el inversor debe transformar la corriente continua a 110V en corriente alterna (AC). Este voltaje es el adecuado para disminuir la corriente que alimenta el banco de baterías, disminuyendo pérdidas en el sistema causadas por conducción, y reduciendo 91 también el riesgo de cortocircuito causando daños materiales y posibles pérdidas humanas. 3.3.2.2 Dimensionamiento de módulos Para este proyecto se determinó la utilización de módulos SIMAX especificados en el Anexo F de celdas monocristalinas, con una capacidad de 150Wp cada uno, corriente pico de 8.88A y voltaje a máxima potencia de 18V. En virtud de que se determinó como voltaje nominal del sistema 48V DC, se debe instalar en series de 4 para generar un voltaje superior dotando al banco de baterías de la energía suficiente para su correcto funcionamiento. Para establecer la cantidad de módulos en el sistema, a la demanda energética mensual se la transforma a diaria para obtener la carga energética 1299kWh*1000/31días=41903Wh/día, la que debe expresarse en amperios-hora (Ah), esto se obtiene dividiéndola para el voltaje nominal del sistema. La corriente pico más un porcentaje de seguridad dividida para el número de horas pico de sol da como resultado la corriente pico del sistema en amperios (A). Dónde: ݀ܥሺ݄ܣሻ ൌ ೖೈ ሻ Àೌ ௗሺ ሺሻ (0.1) Cd(Ah)= Carga diaria en amperios-hora. Cd(kWh/día)= Carga diaria en kilovatios-hora/día. Vn(V)= Voltaje nominal (tensión nominal) del sistema en voltios. ி௦ Dónde: ݏܥሺܣሻ ൌ ݀ܥሺ݄ܣሻ כு௦(0.2) 92 Cps(A)= Carga pico del sistema en amperios. Cd(Ah)= Carga diaria en amperios-hora. Fs= Factor de seguridad por pérdidas en el sistema (1.2)33. Hsp= Horas pico de sol. A la carga pico del sistema se divide para la corriente pico de cada módulo por el número de series y se obtiene el número de módulos necesario para abastecer la demanda. ௦ሺሻ Dónde: ܰ݉ ൌ ሺሻ(0.3) Nm= Número de módulos Cps(A)= Carga pico del sistema en amperios. Cpm(A)= Carga pico del módulo en amperios. 33 Atlas Solar – CONELEC, pág. 8 93 TABLA 0.9 DATOS DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO - ESCENARIO 1. DATOS Panel Potencia: Corriente máxima (pico): Tenisón nominal: Corriente cortocircuito: 150 Wp 8.42 A 12 V 8.88 A Batería Profundidad de descarga: 70 % Tensión nominal: 12 V Capacidad: 100 Ah Autonomía: 4 días CONTROLADOR Intensidad: 45 A INVERSOR Capacidad: 11000 W Carga diaria: 41903 Wh/día CÁLCULOS Tensión n. del sistema: Carga diaria: Factor de seguridad: Carga corregida: Horas pico: Corriente pico sistema: ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN 48 V 872.98 Ah 1.2 1047.58 Ah 4.2 Horas p./día 249.42 A 94 TABLA 0.10 DETERMINACIÓN DEL NÚMERO Y ÁREA DE IMPLANTACIÓN DE PANELES FOTOVOLTAICOS - ESCENARIO 1. DIMENSIONAMIENTO MODULAR C. pico sistema: 249.42 A C. pico módulo: 8.42 A Arreglo modular: 29.62 A Arreglo en serie: 30 Tensión n. del sistema: 48 V Tención del módulo: 12 V Relación de tensión: 4 Número de módulos: 120 U Dimensiones módulo B: 1.482 m H: 0.676 m Área de implantación: 120.22 m2 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN 3.3.2.3 Determinación del controlador de carga Decidir qué controlador de carga utilizar es de vital importancia, pues de éste depende el correcto funcionamiento del sistema, evitando no sólo sobrecargas provenientes de los módulos hacia las baterías, sino descargas excesivas causantes de una posible desconexión. Para funcionar de la manera adecuada debe estimarse un incremento de 40% de las cargas nominales máximas, además de un factor extra de seguridad. La capacidad de corriente se determina mediante la multiplicación de la corriente de cortocircuito (Isc) de cada panel (obtenida del catálogo) que es superior a la de corriente pico para precautelar por si algún tipo de falla se presenta, por el factor de incremento de cargas nominales 1.4, por un el factor de seguridad determinado. 95 ܫோ ൌ ܫ௦ ͳ כǤͶ (ݏܨ כ0.4) Dónde: IRC= Corriente de cortocircuito total ISC=Corriente de cortocircuito de cada panel (8.88A) Fs= Factor de seguridad (2) Dando como resultado IRC = 25A, se recomienda la utilización de un controlador con capacidad de corriente igual o superior, en este caso se utilizará el controlador MornigStar TriStar 45, con especificaciones detalladas en el Anexo G de este documento. 3.3.2.4 Determinación del banco de baterías Para poder determinar la capacidad de almacenamiento del banco de baterías, es necesario conocer el número equivalente de días que no recibe sol el lugar a implantarse el proyecto (Lat: -0.1701; Long: -78.479, “El Batán), conocidos como Días Negros o Días NO-SOL, que es el tiempo dónde se consumiría energía netamente del almacenamiento al no producirse generación y no estar conectado a la red de distribución. La información necesaria para determinar los Días Negros se presentan en la tabla 3.7 obtenida de la base de datos del Programa de Meteorología de Superficie y Energía Solar de la NASA. 96 TABLA 0.11 DÍAS NEGROS EN QUITO. Lat -0.75 Long -75.55 1 día 3 días 7 días 14 días 21 días Mes Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre 0.89 1.36 1.96 3.46 5.06 5.61 0.56 0.94 1.49 2.45 3.09 2.76 0.54 1.23 2.03 3.01 3.7 2.79 0.67 1.13 2 2.84 2.76 2.9 0.46 0.96 1.66 2.63 3.81 3.83 0.5 1.18 2.02 3.46 4.2 4.85 0.46 0.95 1.59 2.85 3.3 4.35 0.53 1.23 2.07 3.83 5.64 5.56 0.61 1.15 1.97 3.07 3.9 4.21 0.54 1.12 2.1 3.67 5.31 7.38 Noviembre Diciembre 0.56 1.38 2.59 4.91 3.9 3.48 0.61 1.5 2.94 4.18 5.09 3.89 FUENTE: NASA, ATMOSPHERIC DATA CENTER, 2016. ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN Con un promedio de 4 días al mes, el banco de baterías debe ser diseñado para abastecerlos con su almacenamiento. Esto quiere decir que para la ciudad de Quito, se necesitaría un banco de baterías con una capacidad nominal de 483.90 Ah, considerando un 30% de reserva para prevenir una descarga profunda conectado al mismo sistema de 48V DC se muestra en la tabla 3.8 la cantidad de baterías necesarias, las especificación técnicas del banco de baterías se pueden observar en el Anexo H. 97 TABLA 0.12 NÚMERO DE BATERÍAS PARA ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA - ESCENARIO 1. DIMENSIONAMIENTO DEL BANCO DE BATERÍAS Carga total diaria: 1047.58 Ah Días de reserva 1-5: 4 días Capacidad nominal: 4190.32 Ah Profundidad de descarga: 0.7 Capacidad corregida: 5986.18 Ah Capacidad de batería: 100 Ah Número de baterías: 59.86 Número de baterías: 60 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN 3.3.2.5 Determinación del inversor El inversor se lo define con dos parámetros; la potencia continua que es la que el inversor debe suministrar de manera continua bajo circunstancias normales, y la potencia pico que se utiliza en intervalos cortos de tiempo, principalmente para arranques de alta potencia como bombas. Para precautelar el inversor se recomienda que la potencia pico sea 50% superior a la continua. · Para determinar la potencia continua del caso de estudio a la carga total diaria se divide para un promedio de uso continuo de 4.5h; 41903Wh / 4.5h = 9311.83W. · Margen de seguridad para potencia instantánea 15% · Potencia continua: 9311.83W*1.15=10.71kW · Potencia pico: 1.5*10.71kW= 16.06kW Por temas de practicidad en cuanto a la distribución de energía para los apartamentos, para este escenario se recomienda utilizar cuatro inversores con potencia continua igual o mayor a 10.74kW/4= 2.68kW, y se utilizarán los inversores UPS Powerstar de 4kW/48VDC de potencia continua y 8kW de potencia pico, las especificaciones de este inversor se encuentran detalladas en el Anexo I. 98 3.3.3 ESCENARIO 2 DE GENERACIÓN ENERGÉTICA Para este segundo escenario, se considera el cambio de matriz energética que plantea el gobierno ecuatoriano para disminuir la utilización de combustibles fósiles y pasar a utilizar energía limpia; por lo que a la demanda energética expresada en la sección 3.3.2, de 155 kWh/mes se le debe incrementar el consumo generado por una cocina de inducción de 4 quemadores en lugar de una cocina a GLP, y también se le debe adicionar el consumo de 2 duchas eléctricas en lugar del calefón a GLP que abastezcan a un familia promedio de 4 integrantes. Adicionar estos artefactos representa un incremento en consumo mensual en un porcentaje cercano al 150%, tal como se muestra en la tabla 3.13. TABLA 0.13 CARGAS DE UNA VIVIENDA PROMEDIO – ESCENARIO 2 CARGAS DE UNA VIVIENDA EN CORRIENTE ALTERNA (AC) ENERGÍA POTENCIA USO DIARIA ARTEFACTO CANTIDAD (W) (horas/día) (Wh/día) TELEVISOR (24-29pulg) 1 115 5 575 REFRIGERADOR 1 300 6 1800 RADIO GRABADORA 1 20 1 20 CARGADOR CELULAR 4 5 8 160 COMPUTADOR 1 200 2 400 FOCOS FLUORESCENTES 9 20 5 900 HORNO MICROONDAS 1 1000 0.17 170 PLANCHA 1 900 0.75 675 ASPIRADORA 1 900 0.2 180 SECADORA DE CABELLO 1 1200 0.11 132 COCINA DE INDUCCIÓN 1 1500 3 4500 DUCHA ELÉCTRICA 2 3500 0.4 2800 12312 TOTAL (Wh/día) 381.7 TOTAL (kWh/mes) FUENTE: ATLAS SOLAR DEL ECUADOR – ARCONEL, 2008 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN 99 Considerando los 8 apartamentos junto con el consumo comunal, se presenta en la tabla 3.14 el consumo con focos fluorescentes, en la tabla 3.15 el consumo con focos incandescentes, y en la tabla 3.16 el consumo con focos LED. TABLA 0.14 CONSUMO ELÉCTRICO DE PROYECTO DE VIVIENDA CON FOCOS FLUORESCENTES. CARGAS DEL PROYECTO DE VIVIENDA EN CORRIENTE ALTERNA (AC) RESIDENCIAL SUBTOTAL (A) (Wh/día) 98496 8 VIVIENDAS SUBTOTAL (A)(kWh/mes) 3053.4 COMUNAL ENERGÍA POTENCIA USO DIARIA ARTEFACTO CANTIDAD (W) (horas/día) (Wh/día) FOCOS ESCALERAS 13 20 5 1300 FOCOS PARQUEADEROS 13 20 1 260 ABRILLANTADORA 1 900 0.28 252 1812 SUBTOTAL (B) (Wh/día) 56.2 SUBTOTAL (B)(kWh/mes) 3109.5 TOTAL (A)+(B)(kWh/mes) ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN. 100 TABLA 0.15 CONSUMO ELÉCTRICO DE PROYECTO DE VIVIENDA CON FOCOS INCANDESCENTES. CARGAS DEL PROYECTO DE VIVIENDA EN CORRIENTE ALTERNA (AC) RESIDENCIAL SUBTOTAL (A) (Wh/día) 127296 8 VIVIENDAS 3946.2 SUBTOTAL (A)(kWh/mes) COMUNAL ENERGÍA POTENCIA USO ARTEFACTO CANTIDAD DIARIA (W) (horas/día) (Wh/día) FOCOS ESCALERAS 13 100 5 6500 FOCOS PARQUEADEROS 13 100 1 1300 ABRILLANTADORA 1 900 0.28 252 8052 SUBTOTAL (B) (Wh/día) 249.6 SUBTOTAL (B)(kWh/mes) 4195.8 TOTAL (A)+(B)(kWh/mes) ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN. TABLA 0.16 CONSUMO ELÉCTRICO DE PROYECTO DE VIVIENDA CON FOCOS LED. CARGAS DEL PROYECTO DE VIVIENDA EN CORRIENTE ALTERNA (AC) RESIDENCIAL SUBTOTAL (A) (Wh/día) 95616 8 VIVIENDAS 2964.1 SUBTOTAL (A)(kWh/mes) COMUNAL ENERGÍA USO POTENCIA DIARIA ARTEFACTO CANTIDAD (W) (horas/día) (Wh/día) FOCOS ESCALERAS 13 12 5 780 FOCOS PARQUEADEROS 13 12 1 156 ABRILLANTADORA 1 900 0.28 252 SUBTOTAL (B) (Wh/día) 1188 SUBTOTAL (B)(kWh/mes) 36.8 TOTAL (A)+(B)(kWh/mes) 3000.9 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN. 101 Utilizar focos Incandescentes en lugar de fluorescentes incrementa el consumo en un 35%, mientras que utilizar focos LED en lugar de fluorescentes permite disminuir el consumo en un 3%. 3.3.3.1 DISEÑO DEL SISTEMA De igual manera que en el escenario 1, el nivel de voltaje del sistema es de 48V DC, colocando los paneles en series de 4 compuestos por los mismos SIMAX de 150Wp cada uno, que funcionan a corriente pico de 8.88 A y voltaje a máxima potencia de 18V. Para determinar la cantidad de módulos en el sistema, a la demanda de energía mensual se la transforma en diaria 3109kWh*1000/31días=100290Wh/día. Empleando las ecuaciones 3.1, 3.2 y 3.3 se establecen los datos del sistema fotovoltaico. 102 TABLA 0.17 DATOS DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO - ESCENARIO 2. DATOS Panel Potencia: 150 Wp Corriente máxima (pico): 8.42 A Tenisón nominal: 12 V Corriente cortocircuito: 8.88 A Batería Profundidad de descarga: 70 % Tensión nominal: 12 V Capacidad: 100 Ah Autonomía: 4 días CONTROLADOR Intensidad: 45 A INVERSOR Capacidad: 26000 W Carga diaria: 100290 Wh/día CÁLCULOS Tensión n. del sistema: 48 V Carga diaria: 2089.38 Ah Factor de seguridad: 1.2 Carga corregida: 2507.26 Ah Horas pico: 4.2 Horas p./día Corriente pico sistema: 596.97 A ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN 103 TABLA 0.18 DETERMINACIÓN DEL NÚMERO Y ÁREA DE IMPLANTACIÓN DE PANELES FOTOVOLTAICOS - ESCENARIO 2. DIMENSIONAMIENTO MODULAR C. pico sistema: 596.97 A C. pico módulo: 8.42 A Arreglo modular: 70.90 A Número de ramales: 71 Tensión n. del sistema: 48 V Tención del módulo: 12 V Relación de tensión: 4 Número de módulos: 284 U Dimensiones módulo B: 1.482 m H: 0.676 m Área de implantación: 284.52 m2 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN 3.3.3.2 Determinación del controlador de carga, banco de baterías e inversor De acuerdo a lo expuesto en la sección 3.3.2.3 la corriente de cortocircuito total (IRC) = 25A, se recomienda la utilización de un controlador con capacidad de corriente igual o superior, utilizando de igual manera el controlador MornigStar Tristar 45. De igual manera, para establecer la capacidad de almacenamiento del banco de baterías, se utilizan los datos de Días Negros presentados en la sección 3.3.2.3, considerando también un 30% de reserva para prevenir una descarga profunda conectado al mismo sistema de 48V DC se presenta en la tabla 3.11 la cantidad de baterías necesarias. 104 TABLA 0.19 NÚMERO DE BATERÍAS PARA ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA - ESCENARIO 2. DIMENSIONAMIENTO DEL BANCO DE BATERÍAS Carga total diaria: 2507.26 Ah Días de reserva 1-5: 4 días Capacidad nominal: 10029.03 Ah Profundidad de descarga: 0.7 Capacidad corregida: 14327.19 Ah Capacidad de batería: 100 Ah Número de baterías: 143.27 Número de baterías: 143 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN El inversor a utilizar se lo determina con: · Potencia continua de 100290Wh/4.5h= 22286.7W. · Potencia continua con margen de seguridad del 15%: 22286.7W*1.15=25.63kW · Potencia pico: 1.5*25.63kW=38.44kW Por cuestiones de mercado local y practicidad, para este escenario se recomienda utilizar un inversor por departamento, cada uno de los 8 con una potencia continua igual o mayor a 25.63kW/8= 3.20kW, y se utilizarán los inversores UPS Powerstar de 4kW/48VDC de potencia continua y 8kW de potencia pico. 105 CAPÍTULO 4 ANÁLISIS FINANCIERO DEL PROYECTO 4.1 EVALUACIÓN DEL PROYECTO La evaluación de un proyecto de vivienda tiene como propósito generar información cuantitativa de los aspectos técnicos y financieros que permita determinar la factibilidad económica y financiera en base a su rentabilidad, manejando diferentes perspectivas y satisfaciendo los requerimientos planteados con distintas alternativas. Se define como alternativa de proyecto a: “una opción conceptual y funcional con características semejantes al original, pero con recursos y consideraciones técnico-financieras particulares.”34 Para llevar a cabo la evaluación del proyecto de vivienda se debe determinar: · El flujo de caja · Costo de capital (tasa de descuento) 4.1.1 FLUJO DE CAJA El flujo de caja del proyecto de vivienda es un informe financiero que contempla a detalle los flujos de los ingresos y de los egresos en todas sus etapas a lo largo del horizonte del proyecto. Para esto se debe considerar la inversión inicial (Eo) que se realiza previo a la fase de operación, que se ubica en la etapa cero en el flujo de caja. 34 Alvarado Verdín V. (2011). Ingeniería económica. Nuevo enfoque. 1ra edición, México, Grupo Editorial Patria. Pág. 108 106 4.1.2 COSTO DE CAPITAL O TASA DE DESCUENTO Víctor Alvarado define al costo de capital como: “La tasa de interés que precisa el rendimiento esperado por un acreedor o inversionista como compensación al riesgo que implica facilitar recursos monetarios a las empresas que solicitan financiamiento para el desarrollo de sus operaciones o proyectos.” 35 En este concepto intervienen dos factores determinantes, la oportunidad y el riesgo que son influenciadas por el entorno económico en el que se encuentran, definiendo así el costo de oportunidad que lleva a quienes realizan la inversión analizar y comparar el costo de capital entre las alternativas propuestas, y discernir la que mejor rendimiento presente de entre todas sin descartar el no optar por ninguna y mantenerse con la propuesta original y no realizar la inversión. Así el costo de oportunidad indica que toda inversión tiene un riego inherente, el que debe ser analizado y evaluado con toda la información de los varios ámbitos en los que se envuelve, como el político, social, tecnológico y económico. El proceso que permite obtener esta información para determinar los riesgos y amenazas que las alternativas de inversión presentan se lo denomina inteligencia competitiva. La inteligencia competitiva ofrece la información de forma cuantitativa para la determinación de los riesgos y las amenazas desde un punto de vista global y de la industria en la que se desarrolla la inversión. El riesgo total consta de la suma dos elementos: 35 Alvarado Verdín V. (2011). Ingeniería económica. Nuevo enfoque. 1ra edición, México, Grupo Editorial Patria. Pág. 87 107 · Riesgo sistemático o inevitable: Es aquel que está fuera del alcance los responsables de tomar las decisiones y se lo conoce como riesgo país. Éste es un resultado de políticas y macroeconomías gubernamentales propios de cada país a realizarse la inversión. Chase-J.P.Morgan denomina a la calificación del riesgo país como un índice de bonos de mercados emergentes (EMBI, por sus siglas en inglés), reflejando el riesgo que tiene un país para inversiones en moneda extranjera. 108 TABLA 0.1 RIESGO PAÍS (EMBI ECUADOR) FECHA Febrero-03-2016 Febrero-02-2016 Febrero-01-2016 Enero-31-2016 Enero-30-2016 Enero-29-2016 Enero-28-2016 Enero-27-2016 Enero-26-2016 Enero-25-2016 Enero-24-2016 Enero-23-2016 Enero-22-2016 Enero-21-2016 Enero-20-2016 Enero-19-2016 Enero-18-2016 Enero-17-2016 Enero-16-2016 Enero-15-2016 Enero-14-2016 Enero-13-2016 Enero-12-2016 Enero-11-2016 Enero-10-2016 Enero-09-2016 Enero-08-2016 Enero-07-2016 Enero-06-2016 Enero-05-2016 VALOR 1565 1573 1536 1509 1509 1509 1490 1555 1573 1592 1570 1570 1570 1639 1703 1692 1678 1678 1678 1678 1590 1590 1574 1500 1449 1449 1449 1423 1378 1329 PORCENTAJE 15.65% 15.73% 15.36% 15.09% 15.09% 15.09% 14.90% 15.55% 15.73% 15.92% 15.70% 15.70% 15.70% 16.39% 17.03% 16.92% 16.78% 16.78% 16.78% 16.78% 15.90% 15.90% 15.74% 15.00% 14.49% 14.49% 14.49% 14.23% 13.78% 13.29% ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN FUENTE: BANCO CENTRAL DEL ECUADOR · Riesgo no sistemático o evitable: Es aquel que se puede evitar o reducir con la oportuna intervención de los responsables de la inversión, siendo una condición específica de un negocio o una empresa. 109 En el gráfico 4.1 se observa el comportamiento del riesgo total. GRÁFICO 0.1 RIESGO TOTAL FUENTE: VAN HORNE J. (1997). ADMINISTRACIÓN FINANCIERA, 10A ED., PRENTICE-HALL, MÉXICO, PÁG. 70 Mediante el Modelo de Valoración de Activos de Capital (CAPM, por sus siglas en inglés) se estima el costo de capital considerando la relación existente entre riesgo-rendimiento y se expresa matemáticamente de la siguiente manera: Dónde: ݎൌ ݂ݎ b כሺ ݉ݎെ ݂ݎሻ ݎ ݂݅(0.1) r = costo de capital o tasa de interés. rf = tasa de libre riesgo. b = coeficiente beta. rm = rendimiento del mercado. rp = riesgo país. 110 if = tasa de inflación. Los siguientes parámetros se basan en economías distintas a la ecuatoriana, como la estadounidense y española, pues en el país no se registran a detalle las inversiones de empresas inmobiliarias o ligadas al sector de la construcción que permitan obtener índices para su determinación. Tasa de libre riesgo: Esta tasa es obtenida del rendimiento de los Bonos del Tesoro de Estados Unidos de América a 30 años plazo, al 11 de febrero del 2016 tienen un rendimiento de 2.49%.36 Coeficiente Beta: Es la medida de riesgo sistemático de la inversión y mide la sensibilidad de un negocio frente a los movimientos del mercado. Los negocios en los que el valor de beta supera la unidad son llamados activos agresivos, pues son los que presentan un mayor incremento frente a una posible alza del mercado teniendo un mayor riesgo sistemático, mientras que los negocios con valores de beta menores a la unidad como en este caso que es un proyecto inmobiliario con un valor de 0.96 varían menos que el mercado en su conjunto, por lo que tienen un riesgo sistemático menor.37 36 Investing.com, (2016). Estados Unidos – Bonos del Estado. http://es.investing.com/ratesbonds/usa-government-bonds?maturity_from=290&maturity_to=290 37 Grauer Robert. (1985). Beta in Linear Risk tolerance economies”. Volumen 31. Edición 11. Management Science. Pp. 1390-1402 111 GRÁFICO 0.2 COEFICIENTE BETA SECTORIAL FUENTE: ACTIVOBANK.COM, (2016). CÓMO REDUCIR EL RIESGO DE SUS INVERSIONES. HTTPS://WWW.ACTIVOBANK.COM/APPLIC/CMS/JSPS/ACTIVO/G3REPOSITO RY/PDF/RI6_6COMO_SE_MIDE_EL_RIESGO_SISTEM.PDF Rendimiento del mercado: Se encuentra en función de la prima de riesgo que está establecida por el mercado de Estados Unidos de América, de acuerdo a Standard & Poor´s 500 en el periodo entre 1928 y 2015, que es el 4.87%. Riesgo país: El riesgo sistémico para el Ecuador acorde al Banco Central del Ecuador para Febrero del 2016 se ubica en 1565 puntos, que transformándolo se considera una tasa del 15.65% Tasa de inflación: La inflación es el incremento de manera general y sostenida de los precios de los productos y servicios en periodo anual, produciendo una disminución en el poder adquisitivo de la moneda. La tasa de inflación influye en la inversión, por lo que 112 algunos autores recomiendan incluirla en los cálculos, acorde al Banco Central del Ecuador para Enero del 2016 la tasa es del 3.09%. TABLA 0.2 TASA DE INFLACIÓN MENSUAL EN ECUADOR FECHA Enero-31-2016 Diciembre-31-2015 Noviembre-30-2015 Octubre-31-2015 Septiembre-30-2015 Agosto-31-2015 Julio-31-2015 Junio-30-2015 Mayo-31-2015 Abril-30-2015 Marzo-31-2015 Febrero-28-2015 Enero-31-2015 Diciembre-31-2014 Noviembre-30-2014 Octubre-31-2014 Septiembre-30-2014 Agosto-31-2014 Julio-31-2014 Junio-30-2014 Mayo-31-2014 Abril-30-2014 Marzo-31-2014 Febrero-28-2014 VALOR 3.09% 3.38% 3.40% 3.48% 3.78% 4.14% 4.36% 4.87% 4.55% 4.32% 3.76% 4.05% 3.53% 3.67% 3.76% 3.98% 4.19% 4.15% 4.11% 3.67% 3.41% 3.23% 3.11% 2.85% FUENTE: BANCO CENTRAL DEL ECUADOR Una vez establecidas las variables para calcular el costo del capital, se realiza el cálculo en periodos de tiempo bianuales como se muestra en la tabla 4.3. 113 TABLA 0.3 COSTO DE CAPITAL COSTO DE CAPITAL Variable Tasa libre de riesgo Beta Rendimiento del mercado Riesgo país Tasa de inflación Costo de capital Valor rf= b= rm= rp= if= r= r bianual = 2.49% 0.96 4.87% 15.65% 3.09% 23.51% 47.03% Elaboración: Mauricio Beltrán 4.1.3 PROCESO DE EVALUACIÓN DE PROYECTOS La evaluación de proyectos debe pasar por dos etapas para que una alternativa sea viable: 4.1.3.1 Evaluación técnica En esta parte del proceso de evaluación se procede a revisar y analizar las alternativas propuestas en base a sus recursos materiales y de operación, con el objetivo de comprobar que el proyecto esté de acuerdo a los parámetros y especificaciones definidas para el proyecto, y aprobar aquellas que cumplan con éstas. En el apartado 3.33.2 de generación por fuentes alternas se presentan tres alternativas de generación de energía eléctrica distintas a la convencional dotada por la EEQ y se determina que la opción idónea es la generación de energía por un sistema fotovoltaico. Se debe considerar también como una cuarta alternativa que se conecte a la red pública. 114 4.1.3.2 Evaluación económica En este apartado se revisan y se analizan los aspectos económicos y financieros de las alternativas propuestas que fueron aprobadas en la evaluación técnica. A partir de esto se obtiene una información objetiva que apoye con fundamentos a la toma de decisiones con relación a la inversión que se desea realizar. Existen dos modalidades que tienen un comportamiento más complementario que excluyente que permiten realizar la evaluación económica: · En relación a los montos del flujo de caja en función del tiempo. En esta modalidad los montos en función del tiempo deben considerar la inflación anual y son denominados corrientes, también precios nominales o absolutos · En relación a la evaluación de las alternativas. En esta modalidad se maneja el contraste entre los flujos de caja de cada una de las alternativas, siendo evaluadas mediante dos opciones. La opción de alternativas independientes tiende a aplicarse cuando se cuenta con el dinero suficiente para una de las alternativas seleccionadas. La opción de alternativas mutuamente excluyentes radica en hacer una evaluación de los flujos de caja y analizar cuál se adapta más a los requerimientos del proyecto haciéndola más viable Para poder determinar la alternativa más adecuada se debe analizar los flujos de caja sin que ninguna en particular tenga algún tipo de ventaja, esto quiere decir que deben ser evaluados en el mismo periodo de tiempo definido por el mínimo común múltiplo. Si el caso amerita, los flujos de caja se deben repetir tantas veces sean como sean necesarias para cumplir con el horizonte común. 115 4.1.4 MÉTODOS DE EVALUACIÓN DE PROYECTOS También conocidos como criterios dinámicos pues están basados en el valor del dinero en función del tiempo directamente sobre la inversión que se desea realizar. En general los métodos de evaluación basan sus cálculos en flujos de caja ideales, dónde se desea obtener el valor actual de los ingresos netos (So) que contrarreste la inversión inicial (E0), permitiendo tener una sensibilidad de los montos que se manejan. ி ሺ0.2) ܵ ൌ σ௧ୀଵ ሺଵାሻ Dónde: Ft= flujo de caja en el periodo de tiempo designado. (Diferencia Ingresos – Egresos) r= costo de capital o tasa de descuento. n= número de periodos determinado. t= tiempo. 4.1.4.1 Valor actual neto (VAN) El VAN es el resultado monetario de la diferencia entre los ingresos netos y la inversión inicial. ܸ ܰܣൌ ܵ െ ܧ (0.3) Si se requiere trabajar sobre el flujo de caja de original, el VAN se determina con las sumatorias de los valores actuales de los ingresos y de los egresos. 116 117 ܸ ܰܣൌ σ ܸ ܫܣെ σ ܸ(ܧܣ0.4) Dónde: SVAI = Sumatoria de valores actuales de los ingresos. SVAE = Sumatoria de valores actuales de los egresos. El Valor Actual Neto tiene un criterio para ser evaluado, en caso de que sea positivo muestra que el valor actual de los ingresos logra cubrir la totalidad de la inversión, y por lo tanto se acepta la alternativa. En caso de que el VAN sea negativo quiere decir que el valor actual de los ingresos no es suficiente para cubrir la totalidad de la inversión, y por tanto se rechaza la alternativa. Y por último en caso de que el VAN se asemeje a cero se debe replantear la alternativa. 4.1.4.2 Relación beneficio-costo (B/C) El objetivo principal de esta relación es determinar la proporción existente entre los beneficios de un proyecto y el costo del mismo. Para emplear de una manera correcta esta relación se debe tomar en cuenta que los beneficios y el costo se los analice en el mismo periodo de tiempo, y de una manera práctica se la representa de la siguiente manera: ܤσ ܸܫܣ ൌ ܥσ ܸܧܣ ECUACIÓN 0.5 Dónde: B= Beneficios. C= Costo. SVAI = Sumatoria de valores actuales de los ingresos que son beneficios menos desbeneficios. 118 SVAE = Sumatoria de valores actuales de los egresos. El criterio para evaluar esta relación se emplea de la siguiente manera; en caso de que sea mayor a 1 se acepta la alternativa, en caso de que sea menor a 1 se rechaza la alternativa, y por último en caso de se asemeje a 1 se debe replantear la alternativa. 4.1.4.3 Tasa interna de retorno (TIR) La TIR es una tasa de interés (r*) dentro del flujo de caja ideal que, de la inversión inicial permite determinar los ingresos netos proyectados. El que sea una tasa interna quiere decir que no se ve afectada por ningún factor económico externo al flujo de caja, siendo independiente de la financiación adoptada. En este cálculo se debe tomar en cuenta que la incógnita es la tasa de descuento que hace que el VAN sea igual a cero. Y mientras sea mayor el valor de la tasa interna de retorno de la alternativa, se convierte en una alternativa más deseable para llevar a cabo y un emprendimiento sólido con una alta probabilidad de éxito. ܵ ൌ ܧ ܵ െ ܧ ൌ Ͳ Dónde: ܸ ܰܣൌ σ௧ୀଵ ி ሺଵା כሻ െ ܧ ൌ Ͳ(0.6) Ft= flujo de caja en el periodo de tiempo designado. r*= Tasa interna de retorno. n= número de periodos determinado. 119 Eo= Inversión inicial. Aplicando el teorema del binomio se despeja y se obtiene una fórmula de primer orden que se puede determinar la TIR (r*): ࢘ כൌ ିࡱ ାσ స ࡲ σ ࡲכ స (0.7) Después de determinar la tasa interna de retorno se debe tomar la decisión si determinada alternativa es factible para que se realice la inversión. Para establecer la mencionada factibilidad se aplica un criterio general: · Si r* > r; Entonces se puede aceptar la alternativa de inversión, pues tiene una mayor rentabilidad a la requerida. · Si r* < r; Entonces se rechaza la alternativa de inversión, ya que la rentabilidad obtenida es menor a la requerida. 4.1.4.4 Payback o periodos de recuperación Este método es de criterio estático en el que su cálculo se basa en sumar los montos del flujo de caja la cantidad de veces que sean necesarias para igualar a la inversión inicial, esto nos indica el número de periodos en los que se va a recuperar la inversión, sin tomar en cuenta el valor del dinero en el tiempo. ௦௨௧ௗï௧ௗ ฬ ฬ ï݈݆ݑ݈݂݊ܿ݀݅ݎ݁݉݅ݐ ௨௨௨ௗ௧௩ ൨ ௗ௦௨௧ௗï௧൩(0.8) ܲܽ ܾ݇ܿܽݕൌ ܽܿݒ݅ݐ݈ܽ݃݁݊݀ܽݑ݉ݑ ௨௨௨ௗ௧௩ 120 4.2 PRESUPUESTO DEL SISTEMA Para determinar la factibilidad económica y financiera del proyecto y establecer en cuánto tiempo se recupera la inversión a realizarse, primero se debe plantear el presupuesto de los sistemas de energía fotovoltaica planteados en los escenarios 1 y 2. En la tabla 4.4 se presentan los precios aproximados de los distintos componentes que conforman el sistema para el escenario 1, con precios referenciales al mes de noviembre de 2015. Se debe considerar que de acuerdo a la resolución No. 011-2015 emitida por el Ministerio de Comercio Exterior, la importación de baterías recargables se ve afectada por una sobretasa arancelaria del 45%, encareciendo el sistema considerablemente puesto que el precio del banco de baterías representa aproximadamente el 25% del total del sistema. 121 TABLA 0.4 PRESUPUESTO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO PROPUESTO PARA EL ESCENARIO 1 CANTIDAD 120 1 4 60 120 1 60 COMPONENTE Panel Solar SIMAX 150W/12DC Controlador Mornigstar Tristar 45 Inversor UPS Powerstar 2kW Batería ULTRACELL 100Ah Estructura de panel Gabinete eléctrico protector Soporte para baterías 1 Instalación 1 Otros VALOR (USD) UNIDAD TOTAL 240.00 28,800.00 250.00 250.00 700.00 2,800.00 330.00 19,800.00 100.00 12,000.00 450.00 450.00 25.00 1,500.00 8,000.00 8,000.00 200.00 200.00 SUBTOTAL 73,800.00 IVA 12% 8,856.00 VALOR TOTAL 82,656.00 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN En la tabla 4.5 se presentan los precios aproximados de los distintos componentes que conforman el sistema para el escenario 2, con precios referenciales al mes de noviembre de 2015. 122 TABLA 0.5 PRESUPUESTO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO PROPUESTO PARA EL ESCENARIO 2 CANTIDAD 284 1 8 143 284 1 143 COMPONENTE Panel Solar SIMAX 150W/12DC Controlador Mornigstar Tristar 45 Inversor UPS Powerstar 2kW Batería ULTRACELL 100Ah Estructura de panel Gabinete eléctrico protector Soporte para baterías 1 Instalación 1 Otros VALOR (USD) UNIDAD TOTAL 240.00 68,160.00 250.00 250.00 1,200.00 9,600.00 330.00 47,190.00 100.00 28,400.00 900.00 900.00 25.00 3,575.00 14,000.00 14,000.00 500.00 500.00 SUBTOTAL 172,575.00 IVA 12% 20,709.00 VALOR TOTAL 193,284.00 ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN 4.2.1 COSTOS DE MANTENIMIENTO Para que el funcionamiento de todo el sistema fotovoltaico sea el óptimo y pueda funcionar a su máxima capacidad a lo largo del tiempo se debe contemplar un plan de manteniendo para el mismo. Este plan debe contemplar inspecciones periódicas para cerciorarse del correcto funcionamiento del sistema con un historial de mediciones. La frecuencia de estas inspecciones está dictada por el tiempo de vida del sistema, las condiciones de uso a las cuales se encuentre sometido el sistema, situaciones imprevistas que pudieren presentarse, como 123 eventos climatológicos adversos o periodos de tiempo en el que la insolación sea menor a la de diseño. Es imperioso conocer los tiempos de vida útil de cada uno de los componentes que conforman el sistema dados por los fabricantes para poder establecer y cuantificar los costos de mantenimiento. Para los componentes establecidos en este proyecto se manejan inversores y controladores con un tiempo de vida útil de 10 años, paneles cuyo desempeño es del 80% a 25 años de su instalación con el cambio de 1 panel de 12 cada 5 años, las baterías son las que presentan mayor variación pues depende del mantenimiento que se las realice y la utilización que tengan, con un tiempo de vida útil previo al reemplazo entre 15 y 25 años y cambiar las conexiones debido a la exposición a la intemperie cada 15 años para que tenga un desempeño óptimo. 4.3 RED ELÉCTRICA PÚBLICA Y GAS CENTRALIZADO Para poder determinar si la inversión de los sistemas fotovoltaicos es viable en cada uno de los escenarios, se deben obtener los valores de las planillas eléctricas de la red pública las cuáles serán remplazadas o complementadas de acuerdo al escenario que se plantee, y adicionalmente el proyecto de vivienda contempla el uso de gas centralizado, que de igual manera debe ser reemplazado o complementado según el escenario. 124 TABLA 0.6 CÁLCULO DE PLANILLA DE CONSUMO ELÉCTRICO – ESCENARIO 1 Rangos de Cargo de consumo consumo kWh 0-50 0.0784 51-100 0.0814 101-150 0.0834 151-200 0.0904 Obs erva ci ón Por ca da kWh de cons umo en el mes Por ca da uno de l os s i gui netes 50 kWh de cons umo Por ca da uno de l os s i gui netes 50 kWh de cons umo Por ca da uno de l os s i gui netes 50 kWh de cons umo SUBTOTAL COMERCIALIZACION SUBSIDIO ALUMBRADO BOMBEROS TASA DE RECOLECCIÓN DE BASURA TOTAL kWh Consumidos USD 50 50 50 13 163 - 3.92 4.07 4.17 1.18 13.34 1.41 1.47 0.88 1.77 4.42 23.29 FUENTE: EEQ ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN TABLA 0.7 CÁLCULO DE PLANILLA DE CONSUMO ELÉCTRICO – ESCENARIO 2 Rangos de Cargo de consumo consumo kWh 0-50 0.0784 51-100 0.0814 101-150 0.0834 151-200 0.0904 201-250 0.0974 251-500 0.0994 Obs erva ci ón Por ca da kWh de cons umo en el mes Por ca da uno de l os s i gui netes 50 kWh de cons umo Por ca da uno de l os s i gui netes 50 kWh de cons umo Por ca da uno de l os s i gui netes 50 kWh de cons umo Por ca da uno de l os s i gui netes 50 kWh de cons umo Por ca da uno de l os s i gui netes 250 kWh de cons umo SUBTOTAL COMERCIALIZACION SUBSIDIO ALUMBRADO BOMBEROS TASA DE RECOLECCIÓN DE BASURA TOTAL FUENTE: EEQ ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN kWh Consumidos USD 50 50 50 50 50 139 389 - 3.92 4.07 4.17 4.52 4.87 13.82 35.37 1.41 3.68 2.21 1.77 7.72 52.15 125 TABLA 0.8 VALOR DEL CONSUMO PROMEDIO DE GAS CENTRALIZADO Gas cocina + agua caliente Consumo promedio 62.72 m3 Cargo por consumo 0.090 USD/m3 SUBTOTAL 5.67 USD COMERCIALIZACIÓN 7.45 USD ADMINISTRACIÓN 1.5 USD IVA 12% 1.75 USD TOTAL 16.37 USD FUENTE: REPSOL YPF ELABORACIÓN: MAURICIO BELTRÁN 4.4 FLUJO DE CAJA De los 2 escenarios planteados, se presentan 5 alternativas para ser evaluadas y determinar su viabilidad y rentabilidad por medio de los resultados obtenidos de la aplicación de los métodos de evaluación de proyectos con un horizonte de tiempo de 50 años. Del escenario 1 se manejan dos alternativas, la primera que plantea un escenario de economía constante en el horizonte del tiempo (Ver Anexo J), mientras que en el segundo escenario se proyecta la eliminación del 45% de salvaguardias en las baterías (Ver Anexo K). Del escenario 2 se operan tres alternativas, la primera plantea un escenario en el que los valores del sistema y sus componentes no varíen a lo largo del tiempo (Ver Anexo L), en la segunda alternativa se elimina el 45% de salvaguardias que recae sobre las baterías del sistema (Ver Anexo M), y la tercera alternativa contempla una hipotética eliminación del subsidio al GLP por parte del gobierno en un factor de 9.38 que lleva a un valor de 15(USD)38 por cilindro gas y también 38 Tama Franco, Alberto. (2013, Octubre-Noviembre). “Cocina de Inducción Versus cocina a Gas (GLP).” CRIEEL: Edición 31, pp. 8-14. 126 la eliminación del 45% de salvaguardias de las baterías incrementando así notablemente el ingreso por consumo de GLP (Ver Anexo N). 127 CAPÍTULO 5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1 CONCLUSIONES En el contexto de la investigación realizada, las conclusiones que se detallan a continuación puntualizan los aspectos más importantes alcanzados en este estudio. · Como se desprende del gráfico 1.9 “Prácticas de ahorro de energía”, la conciencia de ahorro está presente en la población en el consumo energético, representado en el alto porcentaje de hogares que realizaron prácticas de ahorro, sin embargo, de acuerdo al INEC en su boletín “Siete de cada 10 hogares en el Ecuador no realizan ninguna práctica de ahorro de agua”. Esto indica que se debe fortalecer en la población el pensamiento de ahorro de energía y agua de manera general y no parcializado, no obstante el concepto de “ahorro” en general podría ser una mejor práctica. · Como parte del manejo integral de una vivienda sostenible, la clasificación de los residuos debe seguir fortaleciéndose como lo indica la gráfica 1.14 “Clasificación de residuos”, y así lograr que el porcentaje de hogares que lo practica supere el actual, esto no solo se lo debe hacer únicamente por parte de los residentes, sino que la generación de una política pública a través de entidades competentes brindaría las facilidades de recolección y disposición final de residuos clasificados para que no se pierda la gestión realizada por la población. · En el Ecuador la principal fuente de energía primaria es el petróleo con más del 90% del total de la matriz energética del país como lo indica el gráfico 1.1 “Evolución de la oferta de energía por fuentes”, inclusive es empleada para la generación de energía eléctrica, sin embargo, ésta hace 128 que exista una gran cantidad de emisión de dióxido de carbono hacia la atmósfera. Esto genera la necesidad de plantear fuentes de energía alternativa no convencional para disminuir la cantidad de contaminación, colocando a la energía fotovoltaica en una importante posición para la generación de energía eléctrica. · La actual inexistencia de “NZEB” en el Ecuador como lo indica el Ecuador Green Building Council, se debe a que los recursos naturales generadores de energía en el país cuentan con un alto subsidio por parte del estado en comparación a los altos costos de los equipos a implementarse. · El evidente crecimiento demográfico y también el incremento en los ingresos económicos, descritos en el numeral 2.1.1 harán que en el futuro la demanda energética sea mayor en el DMQ y en el país, por lo que el uso de energías alternativas debería ser considerado dentro de este contexto como una posible solución. · Como se indica en la Tesis “Diseño arquitectónico sostenible y evaluación energética de la edificación” del Sr. Francisco Coellar, la aplicación de los parámetros de arquitectura sostenible en el diseño, permitirá prescindir de la utilización de calefacción, aire acondicionado, etc. evitando así un incremento en la demanda energética, que va en beneficio del ahorro de energía y por tanto de su generación. · La energía eólica y la geotérmica son factibles como fuentes de energía eléctrica para proyectos de gran envergadura mas no para proyectos residenciales aislados conforme se manifiesta en el numeral 3.2. de esta tesis. · La energía solar fotovoltaica es renovable y limpia, sin mayor incidencia en el medio y su fuente es abundante, gratuita e ilimitada. · La energía eléctrica que generen los paneles solares va a depender principalmente de la locación geográfica del proyecto, pues la energía a producir depende del factor meteorológico y del ángulo de inclinación frente a los rayos solares, como se indica en el numeral 3.2.3. · Los sistemas fotovoltaicos que no necesitan almacenamiento de energía tienen una mayor eficiencia evitando los costos adicionales que tienen estos sistemas y permitiendo incrementar el voltaje del sistema limitado por 129 el almacenamiento de las baterías. Adicionalmente se debe tomar en cuenta que la implementación del banco de baterías únicamente no incrementa la inversión inicial del proyecto sino que también el costo de mantenimiento en el horizonte del tiempo. Criterios expuestos en el “Diseño del sistema” numeral 3.3 · En los dos escenarios planteados en este estudio no existe factibilidad económica ni financiera, pues no se recupera la inversión en los 50 años planteados con el contexto económico actual. · La eliminación de las salvaguardias en la importación de baterías recargables permitiría reducir en un 25% los costos de operación y mantenimiento de sistemas fotovoltaicos con almacenamiento de energía, como se desprende del análisis de factibilidad descrito en el numeral 4.4 · En un contexto económico futuro en el que las salvaguardias impuestas a las baterías se eliminen, los dos escenarios siguen sin ser factibles pues no se recupera la inversión en 50 años. · La opción que se presenta factible, es la que hipotéticamente se elimine el subsidio de GLP en el sector residencial y a futuro se eliminen las salvaguardias, recuperando la inversión en 10.44 años 5.2 RECOMENDACIONES Las recomendaciones realizadas se desprenden del estudio en general y atendiendo a las conclusiones encontradas. · Guiarse en políticas y tendencias en consumo energético de países cercanos con realidades similares para la concepción de proyectos de construcción sostenible en el país, hasta que las políticas ecuatorianas estén correctamente desarrolladas e implementadas. · Determinar si el proyecto es para una vivienda unifamiliar o multifamiliar para establecer correctamente la demanda energética y el costo que tendría la implantación del proyecto. · Disminuir el consumo energético en los hogares permitirá que los equipos de NZE sean de menor capacidad de generación y por tanto de menor 130 costo, potenciando una mejor introducción de esta tecnología en la vida diaria. · Realizar constantes inspecciones del correcto funcionamiento de los aparatos eléctricos para disminuir pérdidas, y al momento de adquirir nuevos aparatos verificar que sean de bajo consumo eléctrico. · Seguir los principios de sostenibilidad en el diseño arquitectónico no solo permite que se tenga un menor consumo energético, sino que también brinda comodidad al usuario. · Se debería considerar la no utilización de focos incandescentes pues el consumo energético que tienen es muy alto y su tiempo de vida reducido. · El constructor debería implementar en el proyecto piezas sanitarias que permitan el ahorro de agua evitando así el desperdicio. · Analizar correctamente la relación costo beneficio de cada uno de los equipos a utilizarse en el sistema fotovoltaico es fundamental, pues muchas veces lo barato sale caro y el costo de mantenimiento a largo plazo es determinante para obtener la rentabilidad de una inversión. · Lograr la inclusión de políticas, normativas y equipos para que la EEQ compre el excedente de energía producida por los sistemas de generación eléctrica doméstica y así no tener que utilizar el banco de baterías para almacenamiento de la misma. 131 BIBLIOGRAFÍA · activobank.com, (2016). 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PERÍODO DE CONSUMO: 1-30 DE NOVIEMBRE 2015. 137 CATEGORÍA RANGO DE CARGOS CONSUMO (kWh) TARIFARIOS (USD) A TARIFAS BAJA Y MEDIA TENSIÓN A.1 RESIDENCIAL A.2 DESCRIPCIÓN ALUMBRADO PÚBLICO (%) del valor de la planilla por CUERPO DE BOMBEROS (USD) TASA DE RECOLECCIÓN DE BASURA (Notas del Anexo) Notas del Anexo 1.414 6.00 Anexo Nota (3) 1.77 (1) (2) 1.414 6.00 Anexo Nota (3) 1.77 (1) (2) 1.414 6.80 1.77 (1) Se a pl i ca a l os cons umi dores s ujetos a l a ca tegoría de l a Ta ri fa Res i denci a l , i ndependi ente de l a ca rga conecta da . 0-50 51-100 101-150 151-200 201-250 251-500 501-700 701-1000 1001-1500 1501-2500 2501-3500 3501 y superior 0.0784 0.0814 0.0834 0.0904 0.0974 0.0994 0.1285 0.1450 0.1709 0.2752 0.436 0.6812 Subsidio Cruzado 1.75 Subsidio Solidario 10% Subsidio Tarifa Dignidad 0.04 RESIDENCIAL PARA EL PROGRAMA PEC Por ca da kWh de cons umo en el mes Por ca da uno de l os s i gui netes 50 kWh de cons umo Por ca da uno de l os s i gui netes 50 kWh de cons umo Por ca da uno de l os s i gui netes 50 kWh de cons umo Por ca da uno de l os s i gui netes 50 kWh de cons umo Por ca da uno de l os s i gui netes 250 kWh de cons umo Por ca da uno de l os s i gui netes 200 kWh de cons umo Por ca da uno de l os s i gui netes 300 kWh de cons umo Por ca da uno de l os s i gui netes 500 kWh de cons umo Por ca da uno de l os s i gui netes 1000 kWh de cons umo Por ca da uno de l os s i gui netes 1000 kWh de cons umo Por ca da uno de l os s i gui netes kWh de cons umo en el mes De des cuento en el va l or de l a pl a ni l l a por cons umo a l os a bona dos que cons umen entre 1 y 300 kWh/mes , con un míni mo de pa go correpondei nte a l ca rgo de Comerci a l i za ci ón Del va l or de l a pl a ni l l a por cons umo por concepto de contri buci ón a l Subs i di o Cruza do, a l os a bona dos que cons umen des de 161 kWh en a del a nte Los a bona dos Res i denci a l es que cons umen ha s ta 110 kWh/mes , con ba s e a l Decreto Ejecuti vo N° 451-A de 1 de Jul i o de 2007 y Ci rcul a r Nro. ARCONCEL-DE-2015-002-OFC de 24 de ma rzo de 2015, reci bi rá n un s ubs i di o en un va l or ta l que como má xi mo pa ga rá n 0.04USD/kWh de cons umo y 0.70 USD por comerci a l i za ci ón. El va l or del s ubs i di o por l a Ta ri fa Di gni da d cons ta rá en l a pl a ni l l a qud corres ponda como concepto i ndependi ente. Pa ra l a a pl i ca ci ón en l os procedi mi entos de cá l cul o s e cons i dera rá i ni ci l mente l a mi s ma toma como s e venía ha ci endo y l uego s e a pl i ca rá el benefi ci o del Decreto en referenci a . Se a pl i ca a l os cons umi dores s ujetos a l a ca tegoría Res i denci a l , que s e regi s tren en el progra ma PEC. Se a pl i ca rá en funci ón del i ncremento del cons umode energía el éctri ca mens ua l de ca da a bona do, que s e denomi na rá Cons umo Incrementa l . Apl i ca ci ón de a cuerdo a l Numera l 16 del Anexo a l Pl i ego A.3 COMERCIALIZACIÓN (USD)/CONSUMIDOR RESIDENCIA TEMPORAL 0.1285 0.70 Se a pl i ca a l os cons umi dores s ujetos a l a ca tegoría Res i denci a l , que no ti enen s u res i denci a perma nente en el á rea de s ervi ci o y que uti l i za n l a energía el éctri ca en forma puntua l pa ra us os domés ti cos ( fi nes de s ema na , períodos de va ca ci ones , entre otros Por ca da kWh de cons umo a l mes 138 139 140 ANEXO B INSOLACIÓN DIRECTA, DIFUSA Y GLOBAL PROMEDIO 141 142 143 144 ANEXO C PROMEDIO DE CONSUMO KWH/MES POR PARROQUIA 145 TUMBACO SANTA PRISCA CARCELEN LA CONCEPCION CONOCOTO CHILLOGALLO COTOCOLLAO EL INCA VILLAFLORA LA MAGDALENA SAN ROQUE ILUMBISI/CUMBAYA POMASQUI EL BEATERIO ALOGUINCHO GUAMANI PACTO NANEGALITO LLANO CHICO CARAPUNGO.PL TABABELA LLANO GRANDE NANEGAL SAN BLAS SAN MIGUEL DE LA COMUNA EL BATAN PIFO CHILLOGALLO EL QUINCHE GUANGOPOLO Promedio de consumo (kWh) 1,795,725 3,103,931 3,275,806 2,808,138 2,961,157 2,872,807 3,648,718 3,680,169 4,001,807 2,522,636 1,869,502 2,435,891 1,098,883 1,544,487 12,918 1,658,500 63,382 59,813 247,441 237,833 145,434 341,411 47,842 2,702,029 59,069 4,011,524 377,667 3,782 332,845 47,048 146 ATAHUALPA ALANGASI SANTA MARIANITA PERUCHO SANTA ELENA CALDERON EL TINGO AMAGUANA NONO CHAVEZPAMBA CALACALI OTON CHECA PUEMBO GUAYLLABAMBA TULIPE ZAMBIZA PINTAG GUALEA EL TINGO SAN JOSE DE MINAS NAYON ELOY ALFARO SAN ANTONIO DE PICHINCHA LAS CUADRAS PUELLARO CHIMBACALLE LA MERCED YARUQUI NAYON DISTRITO METROPOLITANO QUITO Promedio de consumo (kWh) 24,132 348,867 171,890 13,738 5,341 3,106,895 187,949 509,530 17,813 8,144 75,469 936 133,706 403,938 338,165 8,354 97,511 297,947 20,036 7,118 59,582 130,743 1,832,395 867,773 897,928 51,150 3,133,047 120,119 372,545 12,123 61,223,064 147 ANEXO D HISTORIAL DE CONSUMO DE 44 SUMINISTROS Consmumo kWh nov-15 oct-15 sep-15 ago-15 jul-15 jun-15 may-15 abr-15 mar-15 feb-15 ene-15 dic-14 nov-14 oct-14 sep-14 ago-14 jul-14 jun-14 may-14 abr-14 mar-14 feb-14 ene-14 dic-13 PROMEDIO # de suministro 108 139 139 93 158 182 146 152 151 110 142 170 176 219 169 117 185 181 163 208 127 55 98 93 145.04 58 69 61 75 63 67 53 64 58 58 63 65 62 80 55 63 69 66 68 69 57 55 67 65 63.75 71 86 149 115 109 101 110 111 99 117 93 122 108 129 119 129 133 118 149 133 112 99 132 102 114.42 89 105 112 88 105 119 107 120 107 96 88 99 122 115 94 104 114 162 149 144 141 141 118 141 115.83 185 162 187 147 205 184 155 169 141 148 136 147 154 185 157 111 133 136 166 167 174 166 133 112 156.67 213 211 246 214 244 220 199 228 218 227 209 259 223 225 212 210 218 203 204 234 210 219 229 221 220.67 39 46 20 32 117 169 118 157 121 168 154 156 125 170 122 92 176 100 120 99 130 64 118 125 114.08 77 79 68 72 96 97 104 111 90 101 90 93 97 127 108 95 126 125 106 134 95 88 105 94 99.08 252 312 257 161 263 277 252 268 255 260 202 179 148 184 166 164 168 166 97 0 0 0 0 0 167.96 204 231 249 216 269 242 250 269 248 271 275 295 251 318 272 259 231 264 281 283 283 254 262 248 259.38 170 185 162 184 169 173 172 203 172 173 147 149 188 193 113 123 141 64 68 61 95 164 141 153 148.46 119 122 126 129 134 117 119 127 115 129 109 73 74 104 77 93 86 87 8 7 155 146 167 205 109.50 59 53 50 47 53 51 53 51 43 42 24 42 111 53 20 43 48 44 55 57 43 51 53 57 50.13 121 109 112 91 97 116 116 199 88 139 112 114 88 116 121 102 108 106 113 112 96 94 107 91 111.17 102 64 170 181 209 166 168 164 115 112 109 137 172 197 192 99 72 79 73 75 76 62 71 69 122.25 128 140 148 112 143 145 173 158 131 119 117 122 122 149 114 151 24 231 121 129 118 110 124 125 131.42 135 142 176 163 153 154 155 154 142 179 155 168 151 186 153 155 162 167 150 176 129 144 141 128 154.92 81 80 102 69 88 87 78 75 81 83 76 89 84 93 82 80 98 92 91 95 75 52 62 60 81.38 106 117 130 127 131 145 138 68 33 92 104 117 101 128 91 104 100 102 105 127 99 90 122 105 107.58 124 143 139 113 101 130 138 147 157 131 90 108 129 146 153 149 87 115 150 163 158 170 90 126 131.54 105 112 130 93 117 96 103 108 106 101 85 109 96 123 91 46 100 135 132 167 156 165 178 166 117.50 59 64 33 33 121 63 62 70 63 71 77 78 75 81 75 75 76 77 80 75 72 77 89 81 71.96 1611174-0 1611175-9 1611176-7 1611177-5 1611178-3 1611179-1 1611181-3 1611183-K 1839268-2 1611185-6 1611186-4 1607752-6 1611108-2 1611113-9 1611115-5 1611116-3 1611117-1 1611118-K 1611119-8 1611120-1 1611121-K 1611122-8 148 Consmumo kWh 119 116 139 143 177 149 94 117 98 91 96 125 92 107 101 87 87 108 110 127 102 120 138 123 115.25 172 168 191 149 149 165 175 184 161 144 117 150 151 173 136 127 125 139 158 166 125 125 113 38 145.88 55 94 101 98 89 101 115 158 112 0 14 10 85 129 102 95 125 150 142 137 87 54 97 88 93.25 1611123-6 1611124-4 1724644-5 151 153 195 169 166 210 246 279 194 138 146 237 152 237 166 191 218 217 227 124 131 116 182 100 181.04 1486329-K 187 205 180 152 196 187 209 337 131 169 189 172 202 252 202 111 155 182 225 280 190 205 206 195 196.63 1486330-3 65 104 74 41 122 118 119 127 97 81 120 89 115 141 80 37 116 107 116 148 67 54 101 97 97.33 97 118 66 95 120 118 106 114 121 109 106 125 107 129 106 119 131 125 134 143 107 89 79 72 109.83 1486331-1 1555003-1 28 34 39 32 32 30 32 31 28 29 29 35 25 38 30 30 33 29 31 59 27 28 31 29 32.04 1486334-6 208 211 215 193 251 268 239 257 215 187 196 234 213 241 256 215 164 219 211 247 200 214 189 188 217.96 110 125 119 112 126 118 115 112 113 101 82 84 83 102 84 87 87 114 116 110 112 98 117 141 107.00 252 253 265 266 257 256 238 245 238 232 234 261 204 288 253 250 288 248 250 279 241 251 249 284 253.42 133 139 153 193 216 218 227 193 167 214 170 179 151 189 158 178 140 146 151 181 169 164 181 147 173.21 1486339-7 # de suministro 1486335-4 1612718-3 1486337-0 86 82 88 93 118 92 94 103 95 112 83 86 83 105 91 117 124 115 108 120 119 97 93 98 100.08 70 56 74 76 40 74 74 71 180 181 182 183 176 176 177 177 178 178 179 179 185 187 195 172 142.50 88 98 93 95 91 88 93 100 90 108 108 118 101 131 102 106 116 110 116 120 106 106 114 123 105.04 1486340-0 1726106-1 1486352-4 69 72 83 69 77 79 68 76 79 213 161 212 179 214 189 189 199 203 193 203 203 197 191 217 151.46 1486353-2 139 150 136 113 143 148 145 135 114 132 120 127 129 158 118 111 120 130 113 136 112 104 111 120 127.67 1486354-0 191 200 223 186 192 198 177 215 183 198 204 198 212 211 163 174 180 164 171 175 178 159 202 172 188.58 1486355-9 69 62 43 71 66 58 62 72 65 63 76 77 74 89 47 67 61 64 71 70 48 53 65 66 64.96 1486356-7 126 117 119 112 87 14 2 45 134 24 40 64 94 111 80 71 68 118 79 4 3 2 0 2 63.17 1486357-5 58 41 50 48 68 68 53 69 32 51 141 42 42 138 54 65 62 55 55 65 67 97 61 59 64.21 1486358-3 295 292 338 326 345 298 307 305 288 304 290 378 306 371 340 300 317 302 307 315 313 309 393 341 320.00 447974 Promedio Mensual 122.11 128.66 135.23 122.43 142.57 139.91 135.43 148.14 128.84 132.00 126.39 138.11 132.57 160.25 131.61 124.27 130.66 137.34 134.36 138.70 124.84 120.34 129.89 123.61 132.84 149 150 151 152 153 ANEXO E FACHADA Y PLANTAS DEL PROYECTO DE VIVIENDA 154 155 156 157 ANEXO F FICHA TÉCNICA MÓDULOS SIMAX 158 159 ANEXO G FICHA TÉCNICA DEL CONTROLADOR MORNINGSTAR 160 161 162 ANEXO H FICHA TÉCNICA BANCO DE BATERÍAS ULTRACELL 163 164 165 ANEXO I FICHA TÉCNICA INVERSOR POWERSTAR 166 167 168 ANEXO J ALTERNATIVA 1 169 FACTIBILIDAD DE PROYECTO - ESCENARIO 1 ECONOMÍA CONSTANTE PROYECTO: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD ECONÓMICA Y FINANCIERA UTILIZANDO TECNOLOGÍA NET ZERO ENERGY PARA UN PROYECTO DE VIVIENDA FAMILIAR DE CLASE MEDIA URBANA EN LA CIUDAD DE QUITO feb-16 FECHA: DETALLE DE COSTOS ITEM 1 DESCRIPCION 51,650.00 COSTO DE EQUIPOS EQUIPOS Panel Solar SIMAX 150W/12DC CANT. 35.04% V. TOTAL 120.00 240.00 28,800.00 19.54% 1.00 250.00 250.00 0.17% Inversor UPS Powerstar 2kW 4.00 700.00 2,800.00 1.90% 60.00 330.00 19,800.00 13.43% 22,150.00 COSTOS DE INSTALACIÓN INSTALACIÓN Estructura del panel CANT. V. UNIT 15.03% V. TOTAL 120.00 100.00 12,000.00 8.14% 1.00 450.00 450.00 0.31% 60.00 25.00 1,500.00 1.02% Mano de obra de instalación 1.00 8,000.00 8,000.00 5.43% Otros 1.00 200.00 200.00 0.14% Gabinete Eléctrico protector Soporte para baterías 3 V. UNIT Controlador Mornigstar Tristar 45 Batería ULTRACELL 100Ah 2 % del costo total COSTO (USD) 73,600.00 COSTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO OPERACIÓN MANTENIMIENTO EQUIPOS Panel Solar SIMAX 150W/12DC CANT. Controlador Mornigstar Tristar 45 Inversor UPS Powerstar 2kW Batería ULTRACELL 100Ah Otros V. UNIT 49.93% 0.00 0.00% 73,600.00 49.93% V. TOTAL 100.00 240.00 24,000.00 16.28% 4.00 250.00 1,000.00 0.68% 12.00 700.00 8,400.00 5.70% 120.00 330.00 39,600.00 26.87% 3.00 200.00 600.00 0.41% 147,400.00 17,688.00 165,088.00 SUBTOTAL DEL PROYECTO IVA 12% COSTO TOTAL DEL PROYECTO DETALLE DE INGRESOS ITEM 1 DESCRIPCION INGRESOS PLANILLA ELÉCTRICA INGRESOS TOTALES DEL PROYECTO EGRESOS TOTALES Cantidad de meses 600.00 Valor mensual(USD) 186.34 INGRESO (USD) 111,804.15 111,804.15 165,088.00 VALOR (USD) UTILIDAD NETA -53,283.85 170 Consumo de energía eléctrica TOTAL INGRESOS INGRESOS ACUMULADOS Instalación sistema FV (Eo) Operación sistema FV Mantenimiento TOTAL EGRESOS EGRESOS ACUMULADOS I-E I-E ACUMULADOS VAN VALOR ACTUAL INGRESOS VALOR ACTUAL EGRESOS VAN = TIR = payback= B/C= Consumo de energía eléctrica TOTAL INGRESOS INGRESOS ACUMULADOS Instalación sistema FV (Eo) Operación sistema FV Mantenimiento TOTAL EGRESOS EGRESOS ACUMULADOS I-E I-E ACUMULADOS VAN Consumo de energía eléctrica TOTAL INGRESOS INGRESOS ACUMULADOS Instalación sistema FV (Eo) Operación sistema FV Mantenimiento TOTAL EGRESOS EGRESOS ACUMULADOS I-E I-E ACUMULADOS VAN 1 2 4,472.17 4,472.17 4,472.17 4,472.17 4,472.17 8,944.33 TIEMPO - PERIODOS BIANUALES 4 5 INGRESOS 4,472.17 4,472.17 4,472.17 4,472.17 4,472.17 4,472.17 13,416.50 17,888.66 22,360.83 EGRESOS 3 6 7 8 9 10 4,472.17 4,472.17 26,833.00 4,472.17 4,472.17 31,305.16 4,472.17 4,472.17 35,777.33 4,472.17 4,472.17 40,249.50 4,472.17 4,472.17 44,721.66 280.00 280.00 88,312.00 4,192.17 - 61,479.00 610.12 3,905.22 12,852.74 88,312.00 4,472.17 - 57,006.84 442.68 3,098.76 8,741.60 6,048.00 6,048.00 94,360.00 - 1,575.83 - 58,582.67 106.09 2,408.65 6,352.64 94,360.00 4,472.17 - 54,110.50 204.78 1,842.99 4,320.66 24,864.00 24,864.00 119,224.00 - 20,391.83 - 74,502.34 635.06 1,392.76 3,712.96 82,656.00 82,656.00 82,656.00 82,656.00 - 78,183.83 4,472.17 - 78,183.83 - 73,711.67 - 78,183.83 3,041.68 4,472.17 6,083.35 82,656.00 56,217.25 - 71,796.33 INDEFINIBLE 0.16 11 12 4,472.17 4,472.17 49,193.83 4,472.17 4,472.17 53,665.99 119,224.00 4,472.17 - 70,030.17 94.73 1,041.99 2,525.32 280.00 280.00 119,504.00 4,192.17 - 65,838.01 60.39 773.12 1,721.59 2,688.00 2,688.00 85,344.00 1,784.17 - 71,927.50 825.33 6,206.26 39,478.75 156,072.00 4,472.17 - 57,684.34 1.36 30.02 47.62 2,688.00 2,688.00 88,032.00 1,784.17 - 65,671.17 381.78 4,784.86 18,837.42 TIEMPO - PERIODOS BIANUALES 14 15 INGRESOS 4,472.17 4,472.17 4,472.17 4,472.17 4,472.17 4,472.17 58,138.16 62,610.33 67,082.49 EGRESOS 13 2,688.00 2,688.00 122,192.00 1,784.17 - 64,053.84 17.48 569.64 1,197.25 TIEMPO - PERIODOS BIANUALES 21 22 23 INGRESOS 4,472.17 4,472.17 4,472.17 4,472.17 4,472.17 4,472.17 93,915.49 98,387.66 102,859.82 EGRESOS 156,072.00 4,472.17 - 62,156.51 2.01 42.13 70.02 85,344.00 4,472.17 - 67,455.34 1,407.03 5,628.12 26,850.89 6,048.00 6,048.00 162,120.00 - 1,575.83 - 59,260.18 0.33 21.35 33.65 122,192.00 4,472.17 - 59,581.67 29.80 417.24 814.29 6,048.00 6,048.00 128,240.00 - 1,575.83 - 61,157.51 7.14 304.05 581.24 24 25 4,472.17 4,472.17 107,331.99 4,472.17 4,472.17 111,804.15 280.00 280.00 162,400.00 4,192.17 - 55,068.01 0.59 15.15 22.92 2,688.00 2,688.00 165,088.00 1,784.17 - 53,283.85 0.17 10.73 15.85 16 17 18 19 20 4,472.17 4,472.17 71,554.66 4,472.17 4,472.17 76,026.82 4,472.17 4,472.17 80,498.99 4,472.17 4,472.17 84,971.16 4,472.17 4,472.17 89,443.32 128,240.00 4,472.17 - 56,685.34 13.79 220.58 395.32 128,240.00 4,472.17 - 52,213.18 9.38 159.40 268.87 2,968.00 2,968.00 131,208.00 1,504.17 - 50,709.01 2.14 114.79 187.10 131,208.00 4,472.17 - 46,236.84 4.34 82.41 127.25 24,864.00 24,864.00 156,072.00 - 20,391.83 - 66,628.68 13.45 59.00 102.95 171 ANEXO K ALTERNATIVA 2 172 FACTIBILIDAD DE PROYECTO - ESCENARIO 1 ELIMINACIÓN DE SALVAGUARIDAS PROYECTO: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD ECONÓMICA Y FINANCIERA UTILIZANDO TECNOLOGÍA NET ZERO ENERGY PARA UN PROYECTO DE VIVIENDA FAMILIAR DE CLASE MEDIA URBANA EN LA CIUDAD DE QUITO feb-16 FECHA: DETALLE DE COSTOS ITEM 1 DESCRIPCION 51,650.00 COSTO DE EQUIPOS EQUIPOS Panel Solar SIMAX 150W/12DC CANT. 39.86% V. TOTAL 120.00 240.00 28,800.00 22.23% 1.00 250.00 250.00 0.19% Inversor UPS Powerstar 2kW 4.00 700.00 2,800.00 2.16% 60.00 330.00 19,800.00 15.28% 22,150.00 COSTOS DE INSTALACIÓN INSTALACIÓN Estructura del panel CANT. V. UNIT 17.09% V. TOTAL 120.00 100.00 12,000.00 9.26% 1.00 450.00 450.00 0.35% 60.00 25.00 1,500.00 1.16% Mano de obra de instalación 1.00 8,000.00 8,000.00 6.17% Otros 1.00 200.00 200.00 0.15% Gabinete Eléctrico protector Soporte para baterías 3 V. UNIT Controlador Mornigstar Tristar 45 Batería ULTRACELL 100Ah 2 % del costo total COSTO (USD) 55,780.00 COSTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO OPERACIÓN MANTENIMIENTO EQUIPOS Panel Solar SIMAX 150W/12DC CANT. Controlador Mornigstar Tristar 45 Inversor UPS Powerstar 2kW Batería ULTRACELL 100Ah Otros V. UNIT 43.05% 0.00 0.00% 55,780.00 43.05% V. TOTAL 100.00 240.00 24,000.00 18.52% 4.00 250.00 1,000.00 0.77% 12.00 700.00 8,400.00 6.48% 120.00 181.50 21,780.00 16.81% 3.00 200.00 600.00 0.46% 129,580.00 15,549.60 145,129.60 SUBTOTAL DEL PROYECTO IVA 12% COSTO TOTAL DEL PROYECTO DETALLE DE INGRESOS ITEM 1 DESCRIPCION INGRESOS PLANILLA ELÉCTRICA INGRESOS TOTALES DEL PROYECTO EGRESOS TOTALES Cantidad de meses 600.00 Valor mensual(USD) 186.34 INGRESO (USD) 111,804.15 111,804.15 145,129.60 VALOR (USD) UTILIDAD NETA -33,325.45 173 Consumo de energía eléctrica TOTAL INGRESOS INGRESOS ACUMULADOS Instalación sistema FV (Eo) Operación sistema FV Mantenimiento TOTAL EGRESOS EGRESOS ACUMULADOS I-E I-E ACUMULADOS VAN VALOR ACTUAL INGRESOS VALOR ACTUAL EGRESOS VAN = TIR = payback= B/C= Consumo de energía eléctrica TOTAL INGRESOS INGRESOS ACUMULADOS Instalación sistema FV (Eo) Operación sistema FV Mantenimiento TOTAL EGRESOS EGRESOS ACUMULADOS I-E I-E ACUMULADOS VAN Consumo de energía eléctrica TOTAL INGRESOS INGRESOS ACUMULADOS Instalación sistema FV (Eo) Operación sistema FV Mantenimiento TOTAL EGRESOS EGRESOS ACUMULADOS I-E I-E ACUMULADOS VAN 1 2 4,472.17 4,472.17 4,472.17 4,472.17 4,472.17 8,944.33 TIEMPO - PERIODOS BIANUALES 4 5 INGRESOS 4,472.17 4,472.17 4,472.17 4,472.17 4,472.17 4,472.17 13,416.50 17,888.66 22,360.83 EGRESOS 3 6 7 8 9 10 4,472.17 4,472.17 26,833.00 4,472.17 4,472.17 31,305.16 4,472.17 4,472.17 35,777.33 4,472.17 4,472.17 40,249.50 4,472.17 4,472.17 44,721.66 280.00 280.00 88,312.00 4,192.17 - 61,479.00 610.12 3,905.22 12,852.74 88,312.00 4,472.17 - 57,006.84 442.68 3,098.76 8,741.60 6,048.00 6,048.00 94,360.00 - 1,575.83 - 58,582.67 106.09 2,408.65 6,352.64 94,360.00 4,472.17 - 54,110.50 204.78 1,842.99 4,320.66 14,884.80 14,884.80 109,244.80 - 10,412.63 - 64,523.14 324.28 1,392.76 3,402.18 82,656.00 82,656.00 82,656.00 82,656.00 - 78,183.83 4,472.17 - 78,183.83 - 73,711.67 - 78,183.83 3,041.68 4,472.17 6,083.35 82,656.00 56,217.25 - 71,478.97 INDEFINIBLE 0.16 11 12 4,472.17 4,472.17 49,193.83 4,472.17 4,472.17 53,665.99 109,244.80 4,472.17 - 60,050.97 94.73 1,041.99 2,313.94 280.00 280.00 109,524.80 4,192.17 - 55,858.81 60.39 773.12 1,577.83 2,688.00 2,688.00 85,344.00 1,784.17 - 71,927.50 825.33 6,206.26 39,478.75 136,113.60 4,472.17 - 37,725.94 1.36 30.02 41.53 2,688.00 2,688.00 88,032.00 1,784.17 - 65,671.17 381.78 4,784.86 18,837.42 TIEMPO - PERIODOS BIANUALES 14 15 INGRESOS 4,472.17 4,472.17 4,472.17 4,472.17 4,472.17 4,472.17 58,138.16 62,610.33 67,082.49 EGRESOS 13 2,688.00 2,688.00 112,212.80 1,784.17 - 54,074.64 17.48 569.64 1,099.47 TIEMPO - PERIODOS BIANUALES 21 22 23 INGRESOS 4,472.17 4,472.17 4,472.17 4,472.17 4,472.17 4,472.17 93,915.49 98,387.66 102,859.82 EGRESOS 136,113.60 4,472.17 - 42,198.11 2.01 42.13 61.07 85,344.00 4,472.17 - 67,455.34 1,407.03 5,628.12 26,850.89 6,048.00 6,048.00 142,161.60 - 1,575.83 - 39,301.78 0.33 21.35 29.50 112,212.80 4,472.17 - 49,602.47 29.80 417.24 747.79 6,048.00 6,048.00 118,260.80 - 1,575.83 - 51,178.31 7.14 304.05 536.01 24 25 4,472.17 4,472.17 107,331.99 4,472.17 4,472.17 111,804.15 280.00 280.00 142,441.60 4,192.17 - 35,109.61 0.59 15.15 20.11 2,688.00 2,688.00 145,129.60 1,784.17 - 33,325.45 0.17 10.73 13.93 16 17 18 19 20 4,472.17 4,472.17 71,554.66 4,472.17 4,472.17 76,026.82 4,472.17 4,472.17 80,498.99 4,472.17 4,472.17 84,971.16 4,472.17 4,472.17 89,443.32 118,260.80 4,472.17 - 46,706.14 13.79 220.58 364.56 118,260.80 4,472.17 - 42,233.98 9.38 159.40 247.95 2,968.00 2,968.00 121,228.80 1,504.17 - 40,729.81 2.14 114.79 172.87 121,228.80 4,472.17 - 36,257.64 4.34 82.41 117.58 14,884.80 14,884.80 136,113.60 - 10,412.63 - 46,670.28 6.87 59.00 89.79 174 ANEXO L ALTERNATIVA 3 175 FACTIBILIDAD DE PROYECTO - ESCENARIO 2 ECONOMÍA CONSTANTE PROYECTO: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD ECONÓMICA Y FINANCIERA UTILIZANDO TECNOLOGÍA NET ZERO ENERGY PARA UN PROYECTO DE VIVIENDA FAMILIAR DE CLASE MEDIA URBANA EN LA CIUDAD DE QUITO feb-16 FECHA: DETALLE DE COSTOS ITEM 1 DESCRIPCION COSTO DE EQUIPOS EQUIPOS Panel Solar SIMAX 150W/12DC CANT. 125,200.00 36.67% V. TOTAL 284.00 240.00 68,160.00 19.96% 1.00 250.00 250.00 0.07% Inversor UPS Powerstar 2kW 8.00 1,200.00 9,600.00 2.81% 143.00 330.00 47,190.00 13.82% 47,375.00 COSTOS DE INSTALACIÓN INSTALACIÓN Estructura del panel CANT. V. UNIT 13.87% V. TOTAL 284.00 100.00 28,400.00 8.32% 1.00 900.00 900.00 0.26% 143.00 25.00 3,575.00 1.05% Mano de obra de instalación 1.00 14,000.00 14,000.00 4.10% Otros 1.00 500.00 500.00 0.15% Gabinete Eléctrico protector Soporte para baterías 3 % del costo total Controlador Mornigstar Tristar 45 Batería ULTRACELL 100Ah 2 V. UNIT COSTO (USD) COSTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO OPERACIÓN MANTENIMIENTO EQUIPOS Panel Solar SIMAX 150W/12DC CANT. Controlador Mornigstar Tristar 45 Inversor UPS Powerstar 2kW Batería ULTRACELL 100Ah Otros V. UNIT 168,880.00 49.46% 0.00 0.00% 168,880.00 49.46% V. TOTAL 240.00 240.00 57,600.00 16.87% 4.00 250.00 1,000.00 0.29% 12.00 1,200.00 14,400.00 4.22% 286.00 330.00 94,380.00 27.64% 3.00 500.00 1,500.00 0.44% 341,455.00 40,974.60 382,429.60 SUBTOTAL DEL PROYECTO IVA 12% COSTO TOTAL DEL PROYECTO DETALLE DE INGRESOS ITEM DESCRIPCION Cantidad de meses Valor mensual(USD) 1 INGRESOS PLANILLA ELÉCTRICA 600.00 417.23 2 INGRESOS CONSUMO DE GAS 600.00 131.00 INGRESOS TOTALES DEL PROYECTO EGRESOS TOTALES INGRESO (USD) 250,337.60 78,597.12 328,934.72 382,429.60 VALOR (USD) UTILIDAD NETA -53,494.88 176 Consumo de energía eléctrica Consumo de gas TOTAL INGRESOS INGRESOS ACUMULADOS Instalación sistema FV (Eo) Operación sistema FV Mantenimiento TOTAL EGRESOS EGRESOS ACUMULADOS I-E I-E ACUMULADOS VAN VALOR ACTUAL INGRESOS VALOR ACTUAL EGRESOS VAN = TIR = payback periodo= payback años= B/C= Consumo de energía eléctrica Consumo de gas TOTAL INGRESOS INGRESOS ACUMULADOS Instalación sistema FV (Eo) Operación sistema FV Mantenimiento TOTAL EGRESOS EGRESOS ACUMULADOS I-E I-E ACUMULADOS VAN Consumo de energía eléctrica Consumo de gas TOTAL INGRESOS INGRESOS ACUMULADOS Instalación sistema FV (Eo) Operación sistema FV Mantenimiento TOTAL EGRESOS EGRESOS ACUMULADOS I-E I-E ACUMULADOS VAN 1 2 10,013.50 3,143.88 13,157.39 13,157.39 10,013.50 3,143.88 13,157.39 26,314.78 TIEMPO - PERIODOS BIANUALES 4 5 INGRESOS 10,013.50 10,013.50 10,013.50 3,143.88 3,143.88 3,143.88 13,157.39 13,157.39 13,157.39 39,472.17 52,629.55 65,786.94 EGRESOS 3 6 7 8 9 10 10,013.50 3,143.88 13,157.39 78,944.33 10,013.50 3,143.88 13,157.39 92,101.72 10,013.50 3,143.88 13,157.39 105,259.11 10,013.50 3,143.88 13,157.39 118,416.50 10,013.50 3,143.88 13,157.39 131,573.89 280.00 280.00 206,466.40 12,877.39 - 127,522.07 1,874.15 1,914.90 40.75 206,466.40 13,157.39 - 114,364.68 1,302.39 1,302.39 - 12,387.20 12,387.20 218,853.60 770.19 - 113,594.49 51.85 885.80 833.95 218,853.60 13,157.39 - 100,437.10 602.46 602.46 - 59,304.00 59,304.00 278,157.60 - 46,146.61 - 146,583.71 - 1,437.13 409.76 1,846.89 193,284.00 193,284.00 193,284.00 193,284.00 - 180,126.61 13,157.39 - 180,126.61 - 166,969.22 - 180,126.61 8,948.80 13,157.39 8,948.80 193,284.00 - 159,414.07 INDEFINIBLE 0.21 11 12 10,013.50 3,143.88 13,157.39 144,731.28 10,013.50 3,143.88 13,157.39 157,888.66 278,157.60 13,157.39 - 133,426.32 278.69 278.69 - 280.00 280.00 278,437.60 12,877.39 - 120,548.94 185.51 189.55 4.03 6,451.20 6,451.20 199,735.20 6,706.19 - 160,263.03 3,102.17 6,086.40 2,984.22 363,311.20 13,157.39 - 73,848.65 4.01 4.01 - 6,451.20 6,451.20 206,186.40 6,706.19 - 140,399.46 1,435.02 2,815.47 1,380.45 TIEMPO - PERIODOS BIANUALES 14 15 INGRESOS 10,013.50 10,013.50 10,013.50 3,143.88 3,143.88 3,143.88 13,157.39 13,157.39 13,157.39 171,046.05 184,203.44 197,360.83 EGRESOS 13 6,451.20 6,451.20 284,888.80 6,706.19 - 113,842.75 65.71 128.92 63.21 TIEMPO - PERIODOS BIANUALES 21 22 23 INGRESOS 10,013.50 10,013.50 10,013.50 3,143.88 3,143.88 3,143.88 13,157.39 13,157.39 13,157.39 276,305.16 289,462.55 302,619.94 EGRESOS 363,311.20 13,157.39 - 87,006.04 5.90 5.90 - 199,735.20 13,157.39 - 147,105.65 4,139.57 4,139.57 - 12,387.20 12,387.20 375,698.40 770.19 - 73,078.46 0.16 2.73 2.57 284,888.80 13,157.39 - 100,685.36 87.68 87.68 - 12,387.20 12,387.20 297,276.00 770.19 - 99,915.17 3.49 59.64 56.14 24 25 10,013.50 3,143.88 13,157.39 315,777.33 10,013.50 3,143.88 13,157.39 328,934.72 280.00 280.00 375,978.40 12,877.39 - 60,201.07 1.82 1.86 0.04 6,451.20 6,451.20 382,429.60 6,706.19 - 53,494.88 0.64 1.26 0.62 16 17 18 19 20 10,013.50 3,143.88 13,157.39 210,518.22 10,013.50 3,143.88 13,157.39 223,675.61 10,013.50 3,143.88 13,157.39 236,833.00 10,013.50 3,143.88 13,157.39 249,990.38 10,013.50 3,143.88 13,157.39 263,147.77 297,276.00 13,157.39 - 86,757.78 40.56 40.56 - 297,276.00 13,157.39 - 73,600.39 27.59 27.59 - 6,731.20 6,731.20 304,007.20 6,426.19 - 67,174.20 9.16 18.76 9.60 304,007.20 13,157.39 - 54,016.82 12.76 12.76 - 59,304.00 59,304.00 363,311.20 - 46,146.61 - 100,163.43 30.44 8.68 39.12 177 ANEXO M ALTERNATIVA 4 178 FACTIBILIDAD DE PROYECTO - ESCENARIO 2 ELIMINACIÓN DE SALVAGUARDIAS PROYECTO: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD ECONÓMICA Y FINANCIERA UTILIZANDO TECNOLOGÍA NET ZERO ENERGY PARA UN PROYECTO DE VIVIENDA FAMILIAR DE CLASE MEDIA URBANA EN LA CIUDAD DE QUITO feb-16 FECHA: DETALLE DE COSTOS ITEM 1 DESCRIPCION COSTO DE EQUIPOS EQUIPOS Panel Solar SIMAX 150W/12DC CANT. 125,200.00 41.88% V. TOTAL 240.00 68,160.00 22.80% Controlador Mornigstar Tristar 45 1.00 250.00 250.00 0.08% Inversor UPS Powerstar 2kW 8.00 1,200.00 9,600.00 3.21% 143.00 330.00 47,190.00 15.78% 47,375.00 COSTOS DE INSTALACIÓN INSTALACIÓN Estructura del panel CANT. V. UNIT 15.85% V. TOTAL 284.00 100.00 28,400.00 9.50% 1.00 900.00 900.00 0.30% 143.00 25.00 3,575.00 1.20% Mano de obra de instalación 1.00 14,000.00 14,000.00 4.68% Otros 1.00 500.00 500.00 0.17% Gabinete Eléctrico protector Soporte para baterías 3 % del costo total 284.00 Batería ULTRACELL 100Ah 2 V. UNIT COSTO (USD) COSTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO OPERACIÓN MANTENIMIENTO EQUIPOS Panel Solar SIMAX 150W/12DC CANT. Controlador Mornigstar Tristar 45 Inversor UPS Powerstar 2kW Batería ULTRACELL 100Ah Otros V. UNIT 126,409.00 42.28% 0.00 0.00% 126,409.00 42.28% V. TOTAL 240.00 240.00 57,600.00 19.27% 4.00 250.00 1,000.00 0.33% 12.00 1,200.00 14,400.00 4.82% 286.00 181.50 51,909.00 17.36% 3.00 500.00 1,500.00 0.50% 298,984.00 35,878.08 334,862.08 SUBTOTAL DEL PROYECTO IVA 12% COSTO TOTAL DEL PROYECTO DETALLE DE INGRESOS ITEM DESCRIPCION Cantidad de meses Valor mensual(USD) 1 INGRESOS PLANILLA ELÉCTRICA 600.00 417.23 2 INGRESOS CONSUMO DE GAS 600.00 131.00 INGRESOS TOTALES DEL PROYECTO EGRESOS TOTALES INGRESO (USD) 250,337.60 78,597.12 328,934.72 334,862.08 VALOR (USD) UTILIDAD NETA -5,927.36 179 Consumo de energía eléctrica Consumo de gas TOTAL INGRESOS INGRESOS ACUMULADOS Instalación sistema FV (Eo) Operación sistema FV Mantenimiento TOTAL EGRESOS EGRESOS ACUMULADOS I-E I-E ACUMULADOS VAN VALOR ACTUAL INGRESOS VALOR ACTUAL EGRESOS VAN = TIR = payback periodo= payback años= B/C= Consumo de energía eléctrica Consumo de gas TOTAL INGRESOS INGRESOS ACUMULADOS Instalación sistema FV (Eo) Operación sistema FV Mantenimiento TOTAL EGRESOS EGRESOS ACUMULADOS I-E I-E ACUMULADOS VAN Consumo de energía eléctrica Consumo de gas TOTAL INGRESOS INGRESOS ACUMULADOS Instalación sistema FV (Eo) Operación sistema FV Mantenimiento TOTAL EGRESOS EGRESOS ACUMULADOS I-E I-E ACUMULADOS VAN 1 2 10,013.50 3,143.88 13,157.39 13,157.39 10,013.50 3,143.88 13,157.39 26,314.78 TIEMPO - PERIODOS BIANUALES 4 5 INGRESOS 10,013.50 10,013.50 10,013.50 3,143.88 3,143.88 3,143.88 13,157.39 13,157.39 13,157.39 39,472.17 52,629.55 65,786.94 EGRESOS 3 6 7 8 9 10 10,013.50 3,143.88 13,157.39 78,944.33 10,013.50 3,143.88 13,157.39 92,101.72 10,013.50 3,143.88 13,157.39 105,259.11 10,013.50 3,143.88 13,157.39 118,416.50 10,013.50 3,143.88 13,157.39 131,573.89 280.00 280.00 206,466.40 12,877.39 - 127,522.07 1,874.15 1,914.90 40.75 206,466.40 13,157.39 - 114,364.68 1,302.39 1,302.39 - 12,387.20 12,387.20 218,853.60 770.19 - 113,594.49 51.85 885.80 833.95 218,853.60 13,157.39 - 100,437.10 602.46 602.46 - 35,520.24 35,520.24 254,373.84 - 22,362.85 - 122,799.95 696.44 409.76 1,106.20 193,284.00 193,284.00 193,284.00 193,284.00 - 180,126.61 13,157.39 - 180,126.61 - 166,969.22 - 180,126.61 8,948.80 13,157.39 8,948.80 193,284.00 - 158,657.69 INDEFINIBLE 0.21 11 12 10,013.50 3,143.88 13,157.39 144,731.28 10,013.50 3,143.88 13,157.39 157,888.66 254,373.84 13,157.39 - 109,642.56 278.69 278.69 - 280.00 280.00 254,653.84 12,877.39 - 96,765.18 185.51 189.55 4.03 6,451.20 6,451.20 199,735.20 6,706.19 - 160,263.03 3,102.17 6,086.40 2,984.22 315,743.68 13,157.39 - 26,281.13 4.01 4.01 - 6,451.20 6,451.20 206,186.40 6,706.19 - 140,399.46 1,435.02 2,815.47 1,380.45 TIEMPO - PERIODOS BIANUALES 14 15 INGRESOS 10,013.50 10,013.50 10,013.50 3,143.88 3,143.88 3,143.88 13,157.39 13,157.39 13,157.39 171,046.05 184,203.44 197,360.83 EGRESOS 13 6,451.20 6,451.20 261,105.04 6,706.19 - 90,058.99 65.71 128.92 63.21 TIEMPO - PERIODOS BIANUALES 21 22 23 INGRESOS 10,013.50 10,013.50 10,013.50 3,143.88 3,143.88 3,143.88 13,157.39 13,157.39 13,157.39 276,305.16 289,462.55 302,619.94 EGRESOS 315,743.68 13,157.39 - 39,438.52 5.90 5.90 - 199,735.20 13,157.39 - 147,105.65 4,139.57 4,139.57 - 12,387.20 12,387.20 328,130.88 770.19 - 25,510.94 0.16 2.73 2.57 261,105.04 13,157.39 - 76,901.60 87.68 87.68 - 12,387.20 12,387.20 273,492.24 770.19 - 76,131.41 3.49 59.64 56.14 24 25 10,013.50 3,143.88 13,157.39 315,777.33 10,013.50 3,143.88 13,157.39 328,934.72 280.00 280.00 328,410.88 12,877.39 - 12,633.55 1.82 1.86 0.04 6,451.20 6,451.20 334,862.08 6,706.19 - 5,927.36 0.64 1.26 0.62 16 17 18 19 20 10,013.50 3,143.88 13,157.39 210,518.22 10,013.50 3,143.88 13,157.39 223,675.61 10,013.50 3,143.88 13,157.39 236,833.00 10,013.50 3,143.88 13,157.39 249,990.38 10,013.50 3,143.88 13,157.39 263,147.77 273,492.24 13,157.39 - 62,974.02 40.56 40.56 - 273,492.24 13,157.39 - 49,816.63 27.59 27.59 - 6,731.20 6,731.20 280,223.44 6,426.19 - 43,390.44 9.16 18.76 9.60 280,223.44 13,157.39 - 30,233.06 12.76 12.76 - 35,520.24 35,520.24 315,743.68 - 22,362.85 - 52,595.91 14.75 8.68 23.43 180 ANEXO N ALTERNATIVA 5 181 FACTIBILIDAD DE PROYECTO - ESCENARIO 2 ELIMINACIÓN DE SALVAGUARDIAS Y SUBSIDIDIO AL GLP PROYECTO: ESTUDIO DE FACTIBILIDAD ECONÓMICA Y FINANCIERA UTILIZANDO TECNOLOGÍA NET ZERO ENERGY PARA UN PROYECTO DE VIVIENDA FAMILIAR DE CLASE MEDIA URBANA EN LA CIUDAD DE QUITO feb-16 FECHA: DETALLE DE COSTOS ITEM 1 DESCRIPCION COSTO DE EQUIPOS EQUIPOS Panel Solar SIMAX 150W/12DC CANT. 125,200.00 41.88% V. TOTAL 240.00 68,160.00 22.80% Controlador Mornigstar Tristar 45 1.00 250.00 250.00 0.08% Inversor UPS Powerstar 2kW 8.00 1,200.00 9,600.00 3.21% 143.00 330.00 47,190.00 15.78% 47,375.00 COSTOS DE INSTALACIÓN INSTALACIÓN Estructura del panel CANT. V. UNIT 15.85% V. TOTAL 284.00 100.00 28,400.00 9.50% 1.00 900.00 900.00 0.30% 143.00 25.00 3,575.00 1.20% Mano de obra de instalación 1.00 14,000.00 14,000.00 4.68% Otros 1.00 500.00 500.00 0.17% Gabinete Eléctrico protector Soporte para baterías 3 % del costo total 284.00 Batería ULTRACELL 100Ah 2 V. UNIT COSTO (USD) COSTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO OPERACIÓN MANTENIMIENTO EQUIPOS Panel Solar SIMAX 150W/12DC CANT. Controlador Mornigstar Tristar 45 Inversor UPS Powerstar 2kW Batería ULTRACELL 100Ah Otros V. UNIT 126,409.00 42.28% 0.00 0.00% 126,409.00 42.28% V. TOTAL 240.00 240.00 57,600.00 19.27% 4.00 250.00 1,000.00 0.33% 12.00 1,200.00 14,400.00 4.82% 286.00 181.50 51,909.00 17.36% 3.00 500.00 1,500.00 0.50% 298,984.00 35,878.08 334,862.08 SUBTOTAL DEL PROYECTO IVA 12% COSTO TOTAL DEL PROYECTO DETALLE DE INGRESOS ITEM DESCRIPCION Cantidad de meses Valor mensual(USD) INGRESO (USD) 1 INGRESOS PLANILLA ELÉCTRICA 600.00 417.23 250,337.60 2 INGRESOS CONSUMO DE GAS 600.00 1,228.73 737,240.99 EGRESOS TOTALES 987,578.58 334,862.08 UTILIDAD NETA 652,716.50 INGRESOS TOTALES DEL PROYECTO VALOR (USD) 182 Consumo de energía eléctrica Consumo de gas TOTAL INGRESOS INGRESOS ACUMULADOS Instalación sistema FV (Eo) Operación sistema FV Mantenimiento TOTAL EGRESOS EGRESOS ACUMULADOS I-E I-E ACUMULADOS VAN VALOR ACTUAL INGRESOS VALOR ACTUAL EGRESOS VAN = TIR = payback periodo= payback años= B/C= 2 10,013.50 29,489.64 39,503.14 39,503.14 10,013.50 29,489.64 39,503.14 79,006.29 TIEMPO - PERIODOS BIANUALES 4 5 INGRESOS 10,013.50 10,013.50 10,013.50 29,489.64 29,489.64 29,489.64 39,503.14 39,503.14 39,503.14 118,509.43 158,012.57 197,515.72 EGRESOS 3 6 7 8 9 10 10,013.50 29,489.64 39,503.14 237,018.86 10,013.50 29,489.64 39,503.14 276,522.00 10,013.50 29,489.64 39,503.14 316,025.15 10,013.50 29,489.64 39,503.14 355,528.29 10,013.50 29,489.64 39,503.14 395,031.43 280.00 280.00 206,466.40 39,223.14 30,552.46 5,708.45 5,749.20 40.75 206,466.40 39,503.14 70,055.60 3,910.24 3,910.24 - 12,387.20 12,387.20 218,853.60 27,115.94 97,171.55 1,825.54 2,659.49 833.95 218,853.60 39,503.14 136,674.69 1,808.81 1,808.81 - 35,520.24 35,520.24 254,373.84 3,982.90 140,657.59 124.04 1,230.24 1,106.20 16 17 18 19 20 10,013.50 29,489.64 39,503.14 632,050.29 10,013.50 29,489.64 39,503.14 671,553.44 10,013.50 29,489.64 39,503.14 711,056.58 10,013.50 29,489.64 39,503.14 750,559.72 10,013.50 29,489.64 39,503.14 790,062.87 273,492.24 39,503.14 358,558.05 121.78 121.78 - 273,492.24 39,503.14 398,061.20 82.82 82.82 - 6,731.20 6,731.20 280,223.44 32,771.94 430,833.14 46.73 56.33 9.60 280,223.44 39,503.14 470,336.28 38.31 38.31 - 35,520.24 35,520.24 315,743.68 3,982.90 474,319.19 2.63 26.06 23.43 193,284.00 193,284.00 193,284.00 - 153,780.86 - 153,780.86 - 153,780.86 39,503.14 193,284.00 - 76,297.80 -16.47% 5.22 10.44 0.62 Consumo de energía eléctrica Consumo de gas TOTAL INGRESOS INGRESOS ACUMULADOS Instalación sistema FV (Eo) Operación sistema FV Mantenimiento TOTAL EGRESOS EGRESOS ACUMULADOS I-E I-E ACUMULADOS VAN Consumo de energía eléctrica Consumo de gas TOTAL INGRESOS INGRESOS ACUMULADOS Instalación sistema FV (Eo) Operación sistema FV Mantenimiento TOTAL EGRESOS EGRESOS ACUMULADOS I-E I-E ACUMULADOS VAN 1 193,284.00 39,503.14 - 114,277.71 26,867.48 26,867.48 - 11 12 10,013.50 29,489.64 39,503.14 434,534.58 10,013.50 29,489.64 39,503.14 474,037.72 254,373.84 39,503.14 180,160.74 836.73 836.73 - 280.00 280.00 254,653.84 39,223.14 219,383.88 565.05 569.09 4.03 6,451.20 6,451.20 199,735.20 33,051.94 - 81,225.77 15,289.29 18,273.52 2,984.22 199,735.20 39,503.14 - 41,722.63 12,428.46 12,428.46 - TIEMPO - PERIODOS BIANUALES 14 15 INGRESOS 10,013.50 10,013.50 10,013.50 29,489.64 29,489.64 29,489.64 39,503.14 39,503.14 39,503.14 513,540.86 553,044.01 592,547.15 EGRESOS 13 6,451.20 6,451.20 261,105.04 33,051.94 252,435.82 323.85 387.06 63.21 261,105.04 39,503.14 291,938.97 263.25 263.25 - TIEMPO - PERIODOS BIANUALES 21 22 23 INGRESOS 10,013.50 10,013.50 10,013.50 29,489.64 29,489.64 29,489.64 39,503.14 39,503.14 39,503.14 829,566.01 869,069.15 908,572.30 EGRESOS 315,743.68 39,503.14 513,822.33 17.72 17.72 - 6,451.20 6,451.20 206,186.40 33,051.94 - 8,670.68 7,072.58 8,453.03 1,380.45 315,743.68 39,503.14 553,325.47 12.05 12.05 - 12,387.20 12,387.20 328,130.88 27,115.94 580,441.42 5.63 8.20 2.57 12,387.20 12,387.20 273,492.24 27,115.94 319,054.91 122.90 179.05 56.14 24 25 10,013.50 29,489.64 39,503.14 948,075.44 10,013.50 29,489.64 39,503.14 987,578.58 280.00 280.00 328,410.88 39,223.14 619,664.56 5.54 5.58 0.04 6,451.20 6,451.20 334,862.08 33,051.94 652,716.50 3.17 3.79 0.62
