Caracterización uso energía
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CONFERENCIA PRESENTADA EN: ASPREA 19 de Noviembre de 2009 BOGOTÁ 1 CARACTERIZACIÓN DEL CONSUMO DE ENERGÍA FINAL EN LOS SECTORES TERCIARIO, GRANDES ESTABLECIMIENTOS COMERCIALES, CENTROS COMERCIALES HUMBERTO RODRIGUEZ EC – Consultor C lt (57-300) 215 8765 Dr.rer.nat.,, M.Sc. y Físico Maestro Universitario y Profesor Emérito U. Nacional de Colombia humberto rodriguez m@gmail com [email protected] 2 NOTA • Este informe se basa en un estudio realizado ppor la Universidad Nacional ppara la Unidad de Planeamiento Minero Energético – UPME. • Este estudio completo puede ser bajado del web site de la UPME. UPME 3 ANTECEDENTES • Caracterizar la demanda del Sector Terciario, Grandes Establecimientos Comerciales y Centros Comerciales es necesario para – Desarrollar un programa efectivo de Uso Racional y Eficiente de la Energía (URE) – Afinar la estrategia de URE • Se debe investigar aspectos físicos y culturales que influencian el consumo de energía 4 OBJETIVOS • Caracterizar el consumo final de energía en los sectores Terciario, Grandes Establecimientos Comerciales y negocios ubicados en Centros Comerciales, y • Determinar i ell consumo específico fi de d energía de d los principales equipos empleados por usuarios de estos sectores sectores. 5 Subsectores del Sector Terciario Subsectores Establecimiento Hospitales Centros de salud Hoteles Moteles Bomberos Estaciones de servicio C l i Colegios Universidades Batallones Estaciones de policía Bancos Salud: Hospedaje y recreación: Servicios: Ed Educación: ió Seguridad: Financiero: Centros Comerciales Grandes Establecimientos 6 ALGUNOS CONCEPTOS FUNDAMENTALES 7 METODOLOGIA DEL ESTUDIO 8 Metodología • Aspectos generales • Aspectos y consideraciones estadísticas • Cálculo del consumo de energía final para cada uno de los usos finales • Indicadores Definiciones • ENERGÍA FINAL (O DISPONIBLE) – Energía suministrada al equipo consumidor antes de su conversión final. – Formas consideradas en este estudio: • Energía Eléctrica y Gas Natural o GLP. • ENERGIA ÚTIL – Energía g ((o servicio)) de la que q dispone p finalmente el consumidor Usos Finales de la energía en el sector terciario i i ELECTRICIDAD • • • • • GAS NATURAL O GLP Iluminación (I) Fuerza (F) (ascensores, escaleras eléctricas, motobombas, bombas eléctricas de calderas, compresores, extractores de aire, ventiladores) Refrigeración (R) Aire Acondicionado (AA) Otros Equipos (OE) (los demás equipos i como h hornos microondas, estufas, equipo de laboratorio, equipo médico, equipo q p de oficina)) 11 • • • Cocción de alimentos (CA) Calderas (CAL) (calentamiento de agua, marmitas, lavandería, esterilización de ropa y equipo médico) Otros (O) Caracterización del consumo de energía í final fi l • Energía g consumida: Consumo mensual (kWh/mes, ( , m3 gas g / mes)) • Uso final de la energía (o servicio prestado) • Equipos empleados para los diferentes servicios (tipo, cantidad, potencia tiempo de uso) potencia, • Indicadores g (eléctrica ( y gas g natural/GLP), ) • Densidad de consumo de energía • Densidad de potencia eléctrica para iluminación e • Indicadores de consumo específico por servicio prestado. • Curva C de d carga eléctrica lé i • Para conocer su comportamiento diario o el impacto que puedan tener por ejemplo, factores tales como la estacionalidad. 12 Aspectos Estadìsticos • Para la l caracterización i i del d l consumo de d energía en ell sector terciario se propuso una extensión de la metodología realizada en el sector residencial ppor el mismo ggrupo p de consultores, utilizando equipo de medición del consumo energético del parque de equipos eléctricos y a gas instalados en los establecimientos del sector terciario. terciario • Se optó por continuar esta metodología y realizar mediciones en unos pocos establecimientos representativos de cada subsector a cambio de realizar una encuesta indirecta preguntando por los consumos de los aparatos instalados. Aspectos Estadìsticos • La experiencia en la investigación realizada en el sector residencial muestra que las estimaciones son más confiables y más precisas, precisas aunque consumen más tiempo por cuanto para cada aparato debe ser medido su consumo en intervalos de 1 a 3 días y emplea personal técnico especializado en la instalación y manejo de los instrumentos de medición. Claramente, se sacrifica la cantidad de encuestas mediante entrevistas a cambio de unas pocas mediciones de mayor precisión Metodología • Los establecimientos de un mismo subsector tienen en general el mismo equipamiento (salvo diferencias tecnológicas por el modelo) • El levantamiento de información mediante entrevista no aporta p mayor y valor agregado g g para p la estimación de consumos por el solo hecho de tratarse de un número de encuestas grande. • La medición directa en los equipos equipos, arrojan una estimación buena de los consumos específicos y los resultados son representativos de establecimientos típicos del sector. • Metodología g seguida g Por lo tanto, la consultoría tuvo en consideración la siguiente metodología: d l í • Tomó en cada subsector y por ciudad estudiada, una muestra de establecimientos representativos del sector, es decir, centros comerciales con equipamiento intensivo en uso de energéticos (ascensores ventilación, (ascensores, entilación escaleras eléctricas eléctricas, aire acondicionado etc), hospitales de III y IV nivel donde igualmente existen equipos de complejidad para su funcionamiento (como lavandería, ascensores, calderas, etc.) 16 Metodología seguida • Realizó para cada establecimiento seleccionado: – Inventario del parque equipos, – Clasificó Cl ifi ó los l equipos i por los l usos definidos d fi id antes t y les l – Midió los consumos individuales durante un tiempo que varió entre 1 y 3 días. – El consumo agregado del parque de equipos comparado con el consumo total permiten calcular la participación de los consumos específicos por uso respecto del total. – El consumo agregado del parque de equipos comparado con el consumo facturado por la empresa de energía permiten estimar la bondad de las mediciones realizadas. Consumo de energía eléctrica Método é d de d estimación i ió Demanda de potencia Estimación Encuesta Medición ORIGEN DE LA INFORMACIÓN Encuesta Régimen Constante-Régimen Uso 1 E(kWh/mes) = n (unidad) x P (W/unidad) x Uso diario Régimen 1 (hora/día) x Dias a Régimen 1(dias/mes) Constante-Régimen Uso 2 E(kWh/mes) = ….. n (unidad) x P (W/unidad) x Uso diario Régimen 2 (hora/día) x Dias a Régimen 2(dias/mes) Variable-Régimen Uso 1 E(kWh/mes) = E (Wh/día) x Uso diario Régimen 1 (hora/día) x Dias a Régimen 1(dias/mes) Variable-Régimen Uso 2 … E(kWh/mes) = E (Wh/día) x Uso diario Régimen 2 (hora/día) x Dias a Régimen 2(dias/mes) E total (kWh/mes) = Σ Σ Regimenes uso = 30 dias 18 Indicadores de Eficiencia Energética g • Funciones: – Monitoreo de la eficiencia energética, energética – Análisis y la evaluación de políticas energéticas hasta la valoración de nuevas tecnologías. • Su utilidad y efectividad está sujeta a especificaciones y limitaciones originadas en la disponibilidad y calidad de la información. Indicador DCEE Densidad de Consumo total de Energía Eléctrica Cociente entre la energía eléctrica consumida por todos los usos finales en un periodo de tiempo dividida por el área total de la instalación: Energía Consumida por todos los usos finales( kWh / mes) ∑ DCEE = ∑ Areas Instalación (m ) 2 20 Indicador DPEI Densidad id d de d Potencia i Eléctrica lé i para Iluminación l i ió • Cociente entre la carga total instalada para los diferentes equipos de iluminación (W) dividida por el área total de la instalación (m2) Potencia Instalada Ilu min ación ∑ DPEI = ∑ Areas Instalación (m ) 2 21 (W ) Indicadores de Eficiencia Energética y otros (e) # INDICADORES Energía Eléctrica 1 DCEE (kWh/mes/m2) 2 DPEI (W/m2) 3 CEEA (kWh/habitación) 4 CEEH (kWh/huésped) 5 CEEP (kWh/paciente) 6 CEEEPD (kWh/EPD) 7 CEEG (kWh/m3) 8 CEEP (kWh/mes-pieza) 9 CEEU (kWh/mes-usuario) 11 13 14 15 16 17 18 Gas Natural 3 2 DCGN (m /m ) 3 CGNP (m /paciente) 3 CGNEPD (m /EPD) 3 CGNA (m /habitación) 3 CGNH (m /huésped) 3 CGNG (lt/m gas vendido) 3 CGNP (m /mes-habitación) 19 CGNU (m3/mes-usuario) /mes usuario) SUBSECTOR APLICACION Todos los sub-sectores Todos los sub-sectores Hoteles Hotelero Salud Salud Estaciones de servicio con venta de GNC Moteles Estaciones de policia Estaciones de bomberos Colegios, universidades Cuarteles militares Todos los sub-sectores Salud Salud Hoteles Hoteles Estaciones de servicio con venta de GNC Moteles Estaciones de policia Estaciones de bomberos Colegios, universidades 22 INFORMACIÓN SECUNDARIA SOBRE EL SECTOR TERCIARIO 23 Consumo de Electricidad Sector Terciario por subsectores Sector Terciario Bogotá - 2006 muestra de 271.8 GWh/año FINANCIERO, 25.5% SEGURIDAD, 5.0% EDUCACIÓN, 17.1% CENTROS COMERCIALES, 8 COMERCIALES 8.4% 4% SERVICIOS Y OTROS, 14.6% GRANDES SUPERFICIES, 5.3% HOSPEDAJE Y RECREACION, 8.9% SALUD, 15.1% Sector Terciario Barranquilla - 2006 muestra de 102.8 GWh/año Sector Terciario Medellín - 2006 muestra de 122.4 GWh/año Servicios y otros, 9.7% Servicios y otros, 8.3% Educación, 23.5% Educación, 23.7% S Seguridad, id d 7 7.0% 0% Hospedaje H d j y recreación, ió 11.3% Hospedaje y recreación, 15.8% Financiero, 5.1% Financiero, 18.0% Centros Comerciales, 3.8% Salud, 33.7% Salud, 32.8% Centros Comerciales, 3.9% Grandes Superficies, 3 6% 3.6% 24 Subsector Educación Comportamiento anual del consumo de energía Consumo de Energía Electrica por Ciudad EDUCACIÓN 5.0 4.5 4.0 Con nsumo (GWh/mes) 35 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 Jan-2006 Feb-2006 Mar-2006 Apr-2006 May-2006 Jun-2006 Jul-2006 Aug-2006 Sep-2006 Oct-2006 Nov-2006 Dec-2006 Mes EDUCACIÓN Ó - BARRANQUILLA EDUCACIÓN Ó - BOGOTA 25 EDUCACIÓN Ó - MEDELLIN Subsector Financiero Comportamiento anual del consumo de energía Consumo de Energía Electrica por Ciudad FINANCIERO 7.0 6.0 Consumo (GWh/mes) C 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 Jan-2006 Feb-2006 Mar-2006 Apr-2006 May-2006 Jun-2006 Jul-2006 Aug-2006 Sep-2006 Oct-2006 Nov-2006 Dec-2006 Mes FINANCIERO - BARRANQUILLA FINANCIERO - BOGOTA 26 FINANCIERO - MEDELLIN Subsector Financiero Curva de carga horaria mensual Curva de Carga Horaria Mensual 700 600 Enero 500 Febrero Co onsumo (MWh) Marzo Abril 400 Mayo Junio Julio Agosto g 300 Septiembre Octubre Noviembre 200 Diciembre 100 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 INTERMEDIACIÓN FINANCIERA Hora 27 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Subsector Educación Curva de carga horaria mensual Curva de Carga Horaria Mensual 1200 1000 Enero Febrero Consumo (MWh) 800 Marzo Abril Mayo Junio 600 Julio Agosto Septiembre Octubre 400 Noviembre Diciembre 200 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 EDUCACIÓN Hora 28 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Subsector Hoteles y Restaurantes Curva de carga horaria mensual Curva de Carga Horaria Mensual 1200 1000 Enero Febrero Consumo (MWh) 800 Marzo Abril Mayo Junio 600 Julio Agosto Septiembre Octubre 400 Noviembre Diciembre 200 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 HOTELES Y RESTAURANTES Hora 29 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Subsector Servicios Sociales y de Salud Curva de carga horaria mensual Curva de Carga Horaria Mensual 1400 1200 Enero 1000 Febrero Co onsumo (MWh) Marzo Abril 800 Mayo Junio Julio Agosto 600 Septiembre Octubre Noviembre 400 Diciembre 200 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 SERVICIOS SOCIALES Y DE SALUD Hora 30 17 18 19 20 21 22 23 24 Consumo de gas natural por Sectores Colombia - 2006 (T t l 1,428 (Total 1 428 Mill Millones de d m3/año) 3/ ñ ) Comercial, 15% Industrial, 20% Residencial, 64% Oficial, 0.1% Especial, 0.9% 31 Consumo de gas natural por subsectores del sector terciario Consumo de Gas Natural por Subsectores Bogotá - 2006 Seguridad, 0.2% Educación, 4.4% Hospedaje y Recreación, 89.2% Salud, 1.4% Servicios, 2.9% Centros Comerciales, 1.9% Consumo de Gas Natural por Subsectores Medellín - 2006 Seguridad, 0.1% Educación, 5.4% Salud, 0.7% Centros Comerciales, 11.5% Hospedaje y Recreación, 82.2% 32 Consumo de GLP por sectores Colombia Co o b a Uso de G GLP por po Sectores Secto es 2006 006 Otros, 1% Industrial, 2% Comercial, 7% Residencial, 90% 33 CARACTERIZACIÓN DEL USO FINAL DE LA ENERGÍA EN EL SECTOR TERCIARIO A PARTIR DE MEDICIONES 34 Número de establecimientos estudiados según tipo y clase de visita realizada Ciudad Bogotá Establecimientos Visita Técnica estudiados 49 16 Mediciones 33 Medellín 25 5 20 Barranquilla 23 12 11 35 Consumo de energía eléctrica por usos finales 36 Densidad de consumo mensual de energía en todos los usos por subsector y por ciudad Consumo Mensual de Energía Electrica en todos los usos finales por m2 por tipo de establecimiento - 2007 80 70 50 Bogotá 40 Medellín Barranquilla 30 20 10 Tipo de establecimiento 37 Negocios C.C C. Grandes os establecimiento Estacione es Motele es Puestos de Salu ud Banco os Universidade es Batallone es Hospitale es Hotele es Centros es comerciale Policiia Colegio os 0 Bombero os Consumo (kWh/me es/m2) 60 Tipo de establecimiento 38 Negocios C.C. Grandes es stablecimientos Moteles Bancos Centrros comerciales Estaciones Hoteles Pu uestos de Salud Batallones Universidades Bomberos Hospitales Colegios Policia Densidad d Potencia (W/m2)) Comparación de Potencia Instalada Para Iluminación E Encontrada t d en campo vs NOM vigente i t 70 60 50 40 30 20 Bogotá Medellín 10 Barranquilla NOM 0 Densidad de consumo mensual de energía por Iluminación por subsector y por ciudad 30 Promedio de Iluminación (kWh/mes/m2) 25 20 Ciudad Bogotá Medellín Barranquilla 15 10 5 Actividad 39 s Grandes establecimie entos Negocios C.C. Centros comerciales Ban ncos Hospittales Estacio ones Hotteles Motteles Universida ades Puestos de S Salud Bomb beros Batallo ones Cole egios Po olicia 0 Densidad de consumo mensual de energía por Equipos de Fuerza por subsector y por ciudad Promedio de Fuerza (kWh/mes/m2) 50 40 Ciudad 30 Bogotá Medellín Barranquilla 20 10 Actividad 40 ones Estacio Grandes establecimientos Negocios C C.C. Centros comerciales Hoteles Hospitales Motteles Batallo ones Universida ades Po olicia Puestos de Sa alud Colegios Bombe eros Ban ncos 0 Densidad del consumo mensual de energía por Equipos de Refrigeración por subsector y por ciudad 20 Promedio de Refrigeración (kWh/mes/m2) 18 16 14 12 Ciudad Bogotá á 10 Medellín Barranquilla 8 6 4 2 Actividad 41 s C.C. Negocios es Grande establecimientos Batallones Ho oteles Mo oteles Universid dades Bomberos Colegios Hosp pitales Puestos de S Salud Policia P Centros comerc ciales Estac ciones Ba ancos 0 Densidad del consumo mensual de energía por Equipos de Aire Acondicionado por subsector y por ciudad 35 Promedio de Aire Acondicionado (kWh/mes/m2) 30 25 Ciudad 20 Barranquilla Medellín 15 Bogotá 10 5 Actividad 42 Negocios C.C. Mo oteles Grandes s establecimie entos Batallo ones Universida ades Salud Puestos de S Bancos ciales Centros comerc Hospitales Hoteles Po olicia Estacio ones Bomb beros Cole egios 0 Actividad 43 Puestos de Salud Grande es establecimientos Bancos Negocios s C.C. dades Universid Moteles Bata allones Bom mberos Hosp pitales Estac ciones Policia P Hoteles Co olegios Centros comerrciales Densidad del consumo mensual de energía por Otros Equipos por subsector y por ciudad Promedio de Otros (kWh/mes/m2) 20 15 Ciudad 10 Bogotá Medellín Barranquilla 5 0 Consumo de energía eléctrica en Iluminación ppor tipo p de establecimiento y tecnología g – Bogotá g Consumo de Energía Electrica en Iluminación por Tipo Establecimiento y Tecnología - Bogotá 2006 200 180 Otros Iluminación 140 Sodio de Alta Presión Metal Halide Halide. 120 Halógenas 100 LFC F T5 80 F T8 F T12 60 Incandescentes 40 20 Tipo de establecimiento 44 Ban ncos Estacio ones Bombe eros Puestos de Sa alud Po olicia Mote eles Coleg gios Negocios C C.C. Universida ades Hote eles Hospita ales Centros comercia ales 0 Grandes ntos establecimien Consumo (MWh/mes) 160 Consumo de energía eléctrica en Iluminación por tipo g – Medellín de establecimiento y tecnología Consumo de Energía Electrica en Iluminación por Tipo Establecimiento y Tecnología - Medellín 2006 300 250 Otros Iluminación 200 Sodio de Alta Presión Metal Halide. Halógenas 150 LFC F T5 F T8 100 F T12 Incandescentes 50 Tipo de establecimiento Actividad 45 Puestos de S Salud Ba ancos Universid dades Policia P beros Bomb Estaciones oteles Mo Colegios Batallones Ho oteles Negocioss C.C. Centtros comercciales pitales Hosp 0 Grande es establecimientos Consumo (MWh//mes) Datos Consumo de energía eléctrica en Iluminación ppor tipo p de establecimiento y tecnología g –Barranquilla q Consumo de Energía Electrica en Iluminación por Tipo Establecimiento y Tecnología - Barranquilla 2006 300 250 Otros Iluminación 200 Sodio de Alta Presión Metal Halide. Halógenas 150 LFC F T5 F T8 100 F T12 Incandescentes 50 Tipo de establecimiento Actividad 46 Policia P Bancos Puestos de Salud Bom mberos Estacciones olegios Co Moteles allones Bata Universidades Hosp pitales Cen ntros comerrciales Negocioss C.C. Hoteles 0 Grande es establecim mientos Consumo (MWh/m mes) Datos Consumo porcentual de energía eléctrica por uso final y tipo de establecimiento – Bogotá Consumo porcentual por uso final y tipo de establecimiento - Bogotá 2006 100% 90% 80% 70% Promedio de % Ener Otros2 60% Promedio de % Ener Refri2 Promedio de % Ener Fuerza2 40% Promedio de % Ener Ilumin2 30% 20% 10% Tipo de establecimiento 47 Negocios C C.C. Grandes establecimien ntos Centros comercia ales Mote eles Banccos Hote eles Bombe eros Universidad des Puestos de Sa alud Hospita ales Coleg gios nes Estacion 0% Policia % Promedio de % Ener AA2 50% Consumo porcentual de energía eléctrica por uso final y tipo de establecimiento – Medellín Consumo porcentual por uso final y tipo de establecimiento - Medellín 2006 100% 90% 80% 70% Promedio de % Ener Otros2 60% Promedio de % Ener Refri2 Promedio de % Ener Fuerza2 40% Promedio de % Ener Ilumin2 30% 20% 10% Tipo de establecimiento 48 Universida ades Puestos de S Salud Po olicia Negocios C.C. Motteles Hotteles Hospittales Grandess establecimie entos Estacio ones Cole egios Centros comerciales Bomberos Batallo ones 0% Ban ncos % Promedio de % Ener AA2 50% Consumo porcentual de energía eléctrica por uso final y tipo de establecimiento – Barranquilla Consumo porcentual por uso final y tipo de establecimiento - Barranquilla 2006 100% 90% 80% 70% Promedio de % Ener Otros2 60% Promedio de % Ener Refri2 Promedio de % Ener Fuerza2 40% Promedio de % Ener Ilumin2 30% 20% 10% Tipo de establecimiento 49 Universida ades alud Puestos de Sa Policia Negocios C C.C. Mote eles Hote eles Hospita ales Grandes establecimien ntos Estacio ones Coleg gios Centros comercia ales Bombe eros Batallo ones 0% Ban ncos % Promedio de % Ener AA2 50% Curvas de Carga 50 Hospitales Bogotá g Consumo de Energía Eléctrica Consumo de Energía Eléctrica Consumo (kWh/día): 2347.3 10% 10% 8% 8% Consumo C Consumo C Consumo (kWh/día): 6% 4% 2% 2730.9 6% 4% 2% 0% 0% 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Hora Hora Consumo horario Consumo horario Consumo medio horario Consumo medio horario Medellín Consumo de Energía Eléctrica Consumo de Energía Eléctrica Consumo (kWh/día): 225.13 10% 8% 8% Co onsumo 10% 6% 4% 2% 0% 12995.2 6% 4% 2% 0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Hora Consumo horario Hora Consumo medio horario Consumo horario Consumo de Energía Eléctrica Consumo (kWh/día): 846.89 10% Barranquilla Co onsumo Co onsumo Consumo (kWh/día): 8% 6% 4% 2% 0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 51Hora Consumo horario Consumo medio horario Consumo medio horario Negocios en Centros Comerciales - Ropa Bogotá g Consumo de Energía Eléctrica Consumo de Energía Eléctrica 167.3 679.1 Consumo (kWh/día): 10% 10% 8% 8% Consumo C Consumo C Consumo (kWh/día): 6% 4% 2% 0% 6% 4% 2% 0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Hora Hora Consumo horario Consumo medio horario Consumo horario Consumo medio horario Medellín Consumo de Energía Eléctrica Consumo de Energía Eléctrica Consumo (kWh/día): 385.96 10% 8% 8% Con nsumo 10% 6% 4% 2% 556.12 6% 4% 2% 0% 0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Hora Hora Consumo horario Consumo medio horario Consumo horario Consumo de Energía Eléctrica Consumo (kWh/día): 688.75 10% Barranquilla C Consumo Con nsumo Consumo (kWh/día): 8% 6% 4% 2% 0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Hora 52 Consumo horario Consumo medio horario Consumo medio horario Grandes Superficies M d llí Medellín Consumo de Energía Eléctrica Consumo (kWh/día): 15560 Consu umo 10% 8% 6% 4% 2% 0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Hora Consumo horario 53 Consumo medio horario CONSUMO DE ENERGÍA FINAL DE EQUIPOS EMPLEADOS EN EL SECTOR TERCIARIO 54 Comportamiento de la corriente en Ascensor de hotel 5 estrellas con capacidad 8 personas 55 Comportamiento de la corriente en Ascensor secundario para 4 personas 56 Resultados de las mediciones de Ascensores en las tres ciudades 57 Consumo de corriente de Escalera mecánica en almacenes de grandes superficies (varios días de medición) 58 Rampa eléctrica en Almacén de Grandes Superficies (varios días de medición) 59 Comportamiento de la corriente en el Chiller Hotel Sheraton Medellín 60 Consumo de energía por Aire Acondicionado Ciudad Bogotá Medellín Medellín Medellín Medellín Medellín Medellín Medellín Medellín Medellín Medellín Barranquilla Barranquilla Barranquilla Barranquilla Barranquilla Barranquilla Barranquilla q Barranquilla Barranquilla Barranquilla Establecimiento Negocio C.C. Negocio C C.C. C Negocio C.C. Hotel Centro Comercial Centro comercial Hospital Hospital Hospital Hospital Hospital Clinica Negocio C C.C. C Negocio C.C. Negocio C.C. Grandes Superficies Grandes Superficies Grandes Superficies p Grandes Superficies Grandes Superficies Grandes Superficies Aparato Aire acondicionado Aire acondicionado Aire acondicionado Chiller Westinghouse Torre de enfriamiento Breezair Unidad de A.A York Unidad de A.A York Bombas de aire Acelerador para A.A Enfriador A.A York A.A Split A A Central A.A A.A Central A.A Chiller Torre de enfriamiento Chiller 1 Chiller 2 Chiller 3 Ventilador A.A Ventilador A.A 61 Potencia Promedio kW 2.4 56 5.6 12.7 47.1 44.9 0.8 24.2 55.8 35.9 6.0 1.1 1.6 25 3 25.3 4.1 118.6 23.1 112.0 139.1 141.0 23.2 8.2 Tiempo de operación horas/día 12.7 11 4 11.4 10.9 24.0 22.9 14.8 17.1 17.2 24.0 18.4 24.0 12.8 12 8 12.8 12.7 16.8 15.4 13.2 12.8 8.0 12.2 8.0 Consumo de energía kWh/día 30.4 63 4 63.4 138.3 1131.4 1028.0 11.3 413.1 959.1 860.9 109.8 27.0 20.0 323 6 323.6 51.7 1990.8 355.6 1479.7 1694.8 1128.1 283.4 65.8 Eficacia lumínica promedio por tecnología Tipo de lámpara Lumen/vatio (lm/W) Incandescentes 8 Halógena 30 Fluorescente T-12 40 LFC 60 Metal Halide 70 Fluorescente T-8 80 Fluorescente T-5 104 Histograma de la eficacia neta en Lumens/Vatio, todas las luminarias medidas 20 18 16 10 Frecuencia 8 6 4 2 80 m ay or . .. y 70 60 50 0 40 160 30 LP Sodio 12 20 130 10 HP Sodio Frecuencia 14 Clase 62 Evolución del consumo de electricidad de una Estación de servicio antes y después de vender GNC - Bogotá Consumo de Energía Eléctrica Facturado vs. Estimado Año 2006 50000 40000 30000 20000 10000 Facturado 63 Estimado ov -0 6 N ct -0 6 O Se p06 Ju l-0 6 Ag o06 Ju n06 06 M ay - 06 Ab r- 06 M ar - Fe b06 En e06 ic - 05 0 D Consu umo (kWh/m mes) 60000 FASES DE UN PROYECTO DE EFICIENCIA ENERGETICA 64 EFICIENCIA • Significa diferentes cosas a las dos profesiones más involucradas en alcanzarla: – Para los ingenieros ingenieros, significa un cociente entre una entrada física/una salida física. – Para los economistas economistas, significa un cociente entre una entrada monetaria/una salida monetaria EFICIENCIA ENERGÉTICA • Eficiencia energética es el cuociente entre una función o servicio o valor suministrado y la energía convertida/transformada para proveerlo. • Eficiencia energética significa hacer más (y f frecuentemente mejor) j ) con menos – lo l opuesto a simplemente hacer menos o peor. EFICIENCIA DE CONVERSIÓN • Es el cuociente entre la energía g aprovechada p (salida ( deseada o requerida) y la total utilizada en un proceso de conversión de energía, tal como la conversión de combustible en electricidad o de combustible en calor. • Puesto que se excluyen salidas no deseadas del proceso entonces el cuociente es menor a 1, proceso, 1 exceptuando procesos como bombas de calor donde es mayor que 1 y se denomina Coeficiente de Desempeño (COP). (COP) p las PÉRDIDAS ! • Entonces aparecen Dónde están los ahorros? El caso de la Energía Eléctrica • C ($/mes) = c ($/kWh) * E (kWh/mes) • E(kWh/mes) = P (kW) * t (h/mes) • C ($/mes) = c ($/kWh) * P (kW) * t (h/mes) • Inicialmente son tres los factores de costo: – Tarifa c – Potencia P – Tiempo de uso t Dónde están los ahorros? • Se S pueden d ahorrar h costos t con : – Reducción de cada uno de los factores de costo, o – Reducción R d ió de d dos d factores f t de d costo t o – Reducción de los tres factores de costo • Energía se puede ahorrar con dos factores: – Reducción de potencia – Reducción de tiempo de operación Otras Eficiencias • Se S ti tienen entonces t 3 tipos ti de d eficiencia: fi i i – Energética – Económica – Ambiental • Proyecto cambio calderas de comb líquido a GN Fases del Proyecto y • • • • • • Diagnóstico Energético Selección de Proyectos y Financiamiento Diseño i Desarrollo y Construcción Operación y Mantenimiento Medición y Verificación Qué es un Diagnóstico Q g Energético? g • Estudio de una instalación que describe las maneras de ahorrar energía – Cuantifica los ahorros (energía y $) y costos ($) – Tipo preliminar o Grado de inversión – Orientada hacia alguna sección de la empresa o total – Ayuda y facilita la priorización adecuada de las inversiones QUÉ tiene un Diagnóstico Q g Energético? g Elementos Principales Diagnóstico Preliminar Diagnóstico Grado Inversión Descripción de la instalación Tamaño , tipo de construcción, uso del espacio, principales equipos, h horas dde operación ió Mas detallada, puede incluir toma/registro de datos Costos Actuales de la Costos y uso mensual y anual de la Adicional: Desagregación por uso Energía energía, y promedio del precio de la final, comparación con datos energía meteorológicos si hay influencia del clima Medidas propuestas Breves descripciones, incluyendo medidas de bajo costo y no costo Estudio más detallado especialmente en iluminación Análisis Económico Cálculo aproximado de ahorros y costos menos precisos , periodo de costos, repago Más detallado, análisis más preciso de ingeniería y costos más precisos precisos. Puede incluir análisis de costo de ciclo de vida Fases Restantes del Proyecto y • • • • • • Diagnóstico Energético Selección de Proyectos y Financiamiento Diseño i Desarrollo y Construcción Operación y Mantenimiento Medición y Verificación CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 75 CONCLUSIONES • Tableros de distribución – E En muchos h de d los l establecimientos t bl i i t visitados i it d violan i l en lo más fundamental el código RETIE. – Los planos eléctricos no existen o están d desactualizados. t li d • Desbalance de fases por sobrecargas adicionales, adicionadas con poco criterio técnico • La estructura actual tarifaría permite niveles altos de carga reactiva (hasta el 50%) sin cargo a la factura lo que a su vez permite altos valores de energía reactiva que se traducen en pérdidas para el sistema (no para el consumidor). 76 CONCLUSIONES • Se usan aún lámparas incandescentes en el sector hotelero y algunas universidades en las tres ciudades estud adas. estudiadas. • Potencial de ahorro de energía con la sustitución de esas lámparas por eficientes. • Alto Al porcentaje j de d lámparas lá fluorescentes fl T-12 T 12 en los l subsectores hospitalario, educativo y hotelero. • Potencial de ahorro al sustituir estas lámparas con balasto electromagnético por T-8 o T-5 con balasto electrónico. 77 CONCLUSIONES • Los niveles de iluminancia recomendados por el RETIE de acuerdo con las tareas a desarrollar no se cumplen. • En E los l locales l l o negocios i dentro d de d los l centros comerciales, en las grandes superficies y en los bancos estos niveles están por encima del máximo recomendado • En otros establecimientos como colegios, universidades, i id d puestos t de d salud l d y estaciones t i de d policía estos niveles están por debajo del mínimo. 78 CONCLUSIONES • La potencia instalada en dispositivos de iluminación por metro cuadrado es muy elevada l d (está ( tá por encima i de d algunos l estándares tá d internacionales): – centros t comerciales, i l negocios i de d los l centros t comerciales, almacenes de grandes superficies, hoteles ote es y moteles ote es . • En el sector hotelero hay aún elevado uso de incandescentes y halógenas 79 CONCLUSIONES • Para uso eficiente de la energía en iluminación no basta con emplear lámparas eficientes. Es necesario emplear dispositivos eléctricos (balastos) y ópticos (luminarias) igualmente eficientes, diseñar apropiadamente el sistema de iluminación instalarlo convenientemente de iluminación, acuerdo a un diseño de iluminación y operarlos apropiadamente. 80 CONCLUSIONES • Las grandes cargas térmicas y por ende grandes demandas de electricidad para AA están en la ciudad de Barranquilla y Medellín en casi todos los subsectores. • En Bogotá se encuentran algunos AA en hospitales, bancos . En algunos negocios dentro de los centros comerciales se requieren por la gran densidad de potencia instalada por iluminación. • Las unidades encontradas en las tres ciudades estudiadas para producir aire frío y acondicionar el ambiente son en la mayoría í eficientes fi i y de d tecnología l í reciente. i Sin Si embargo, b no es suficiente tener unidades eficientes sino que es muy importante el diseño de todo el sistema, las unidades productoras de frío frío, el sistema de distribución, distribución la regulación de la temperatura de confort y la operación de los mismos. También son importantes las medidas de uso p de calor y frío. racional,, eficiente y de recuperación 81 CONCLUSIONES • La tendencia actual en los grandes centros comerciales en Medellín y Barranquilla q es tener AA en las áreas comunes con sistemas de aire acondicionado central, los cuales ofrecen la posibilidad de brindar este servicio a los locales dentro del centro comercial. • Los locales de los centros comerciales tradicionales tienen sistemas de AA independientes compactos de hasta 7 kW, tipo solo aire. • También se encontraron unidades de ventana, instaladas cerca del piso disminuyendo notablemente su eficiencia. 82 CONCLUSIONES • Los rendimientos encontrados en las unidades de producción de son – 1.5 kW/ton para las unidades compactas tipo split – 0.9 0 9 kW/ton para los sistemas centrales tipo aire agua y – 0.6 kW/ton de refrigeración para sistemas centrales con chiller tipo solo agua. • El uso de los sistemas de AA hacen la diferencia en la densidad de consumo de energía eléctrica mensual por unidad de área para todos los subsectores b t de d acuerdo d con ell piso i térmico, té i la l densidad de consumo aumenta con la temperatura promedio. 83 CONCLUSIONES • Los equipos de fuerza encontrados son principalmente: ascensores, ascensores elevadores y montacargas, rampas y escaleras mecánicas, compresores, motores para calderas y bombas. • El uso de d estos t equipos i está tá concentrado t d en unos pocos subsectores: centros comerciales, grandes superficies, hospitales, hoteles y estaciones de servicio. i i • El consumo de energía por fuerza no es tan importante o significativo en el sector terciario comparado con los demás usos (iluminación y aire acondicionado). 84 CONCLUSIONES • Los equipos de refrigeración encontrados son de dos clases: – Equipos simples y convencionales como neveras, neveras congeladores, cavas, y cuartos fríos, y – Equipos más complejos e intensivos en el uso de energía eléctrica como racks de frío de baja, baja media y alta temperatura. • Las unidades o compresores de los primeros están entre 0.3 y 2 HP, HP mientras que los racks de compresores son de alrededor de 5 kW cada uno, encontrándose hasta 12 compresores trabajando en paralelo. • Muchos de los equipos simples se encontraron operando anormalmente desde el punto de vista energético, es decir no presentan ciclos (trabajan ininterrumpidamente). Es posible g simplemente p dándoles mantenimiento. ahorrar energía 85 CONCLUSIONES • Los racks de refrigeración de los grandes establecimientos tienen ppor lo general g técnicos de refrigeración que dan mantenimiento permanente y garantizan optima operación • La influencia del piso térmico sobre la demanda de energía para estos sistemas no es muy visible porque la mayoría de los sistemas simples medidos trabajan las 24 horas del día en las tres ciudades y la demanda de energía de los racks de frío depende más del área total de neveras de exhibición hibi ió dde productos d t y ddell volumen l dde llos cuartos fríos que es proporcional al movimiento de productos (ventas). 86 CONCLUSIONES • En otros usos aparecen variados equipos, a veces muy específicos del tipo de establecimiento. • Entre los equipos de oficina se cuentan computadores, p , impresoras p y fotocopiadoras. p Estos tienen un consumo de stand-by en el cual se ahorra energía en comparación con el consumo en funcionamiento y por lo tanto las oportunidades de ahorro de energía q p son mínimas. en estos equipos 87 CONCLUSIONES • En los hospitales hospitales, en las áreas de laboratorio e imagenología existe una tendencia a renovar periódicamente los equipos médicos por equipos nuevos que ofrezcan mayores funciones de captura y procesamiento de información, equipos que a su vez son altamente eficientes energéticamente. • La mayoría de estos equipos son importados y cumplen estándares internacionales de ahorro de energía por lo que las posibilidades de ahorro son limitadas. 88 CONCLUSIONES • En equipos de cocina se encontraron hornos de microondas,, licuadoras,, batidoras,, entre otros,, que q en general son muy eficientes y las posibilidades de ahorro de energía se darían mejorando la operación de los mismos. • En hoteles, moteles y hospitales se encontraron l d lavadoras eléctricas, lé i secadoras d eléctricas lé i y planchas de rodillo, equipos que entre más nuevos, son comparativamente p más eficientes que q los similares antiguos. Las posibilidades de ahorro surgen principalmente de los hábitos de uso de los mismos. 89 CONCLUSIONES • Los usos encontrados para el gas natural o GLP son cocción de alimentos,, caldera y otros (como ( calentadores de agua con calentadores de paso, secadoras a gas, etc.). Los equipos de cocción incluyen estufas, baños maría, planchas, asadores, etc. El vapor de las calderas se emplea para calentamiento l t i t de d agua, esterilización, t ili ió lavandería l d í y marmitas. • Las posibilidades de ahorro de gas natural están asociadas al mantenimiento periódico de las instalaciones y equipos, equipos y a las buenas prácticas de operación de los mismos. • La masificación del uso del gas natural en la ciudad de Medellín no se está llevando a cabo por limitaciones de las redes de distribución y por los elevados costos de las acometidas. 90 RECOMENDACIONES • La metodología empleada en esta investigación ha sido id exitosa it y permite it hacer h estimaciones ti i con significancia estadística. Dado el rápido cambio tecnológico y la promoción de medidas de ahorro por parte del gobierno en el sector terciario y con el fin de poder evaluar el resultado de esas ppolíticas,, incentivos,, normas y acciones encaminadas a estimular el uso racional y eficiente de energía recomendamos hacer periódicamente este tipo de evaluaciones en el sector terciario, por lo menos cada 4 años, tal como se acostumbra a realizar en otros países. 91 RECOMENDACIONES • Dado que los establecimientos visitados son todos de carácter p público,, con ppersonal ppropio p y un elevado número de usuarios o visitantes, se recomienda la inspección periódica por parte de personal calificado para verificar la integridad de los sistemas de electricidad y gas natural (es de anotar que las instalaciones a gas si se inspeccionan periódicamente). periódicamente) En lo que a instalaciones eléctricas se refiere, es preciso hacer cumplir el RETIE. • Es E importante i t t velar l y promover todas t d las l acciones i necesarias para que se de cumplimiento a los estándares de iluminación del RETIE. 92 RECOMENDACIONES • Es valioso reconocer la importancia que tienen los niveles de luminancia con respecto a las actividades que se desarrollan en las áreas de trabajo y su impacto en la salud ocupacional por sobre-exposición o sub-exposición a niveles muy altos o muy bajos de luminancia por prolongadas horas de trabajo trabajo. 93 RECOMENDACIONES • Un uso racional y eficiente de la energía en iluminación no solamente requiere de un apropiado diseño arquitectónico y eléctrico sino también de una ejecución fiel de los diseños eléctricos, lo cual implica una exigente interventoría de obra. 94 RECOMENDACIONES • El tema de los consumos de energía g y su uso racional y eficiente se debe incluir en la fase de diseño arquitectónico de las edificaciones. • Mejorar j el correspondiente p diseño eléctrico que q permita p luego en la práctica una mayor flexibilidad en la operación del sistema de iluminación y con ello un uso más racional de la energía. • Mejorar el diseño de las luminarias, combinando los aspectos estéticos con los energéticos y ambientales. • Se debe trabajar conjuntamente con las facultades de arquitectura i e ingeniería i i í de d las l universidades i id d y con ell SENA en programas de actualización y capacitación técnica para el manejo de estos temas. 95 RECOMENDACIONES • Ya que el consumo de electricidad por iluminación es significativo en el sector terciario, se debe – Promover que cierto i tipo i de d establecimientos bl i i renueven sus sistemas de iluminación con frecuencia (almacenes, centros comerciales, hoteles y otros de este tipo) y – Informar I f y difundir dif di que las l mejoras j en los l sistemas it de d iluminación son altamente costo eficientes (corto tiempo de repago de la inversión con los ahorros de energía). – Promoverse P lla eficiencia fi i i energética éti en iluminación il i ió mediante di t diversos mecanismos: entrenamiento y capacitación de arquitectos e ingenieros, impulsar la ingeniería de la iluminación, iluminación – Difundir información técnica sobre las tecnologías y productos de iluminación entre el gremio de la construcción y demás interesados. 96 RECOMENDACIONES • Impulsar en Colombia el establecimiento de una norma similar i il a la l norma mexicana i NOM 007 ENER ENER, la l cuall establece niveles máximos de potencia instalada por unidad de área para iluminación. Este tipo de norma promovería el uso de sistemas de iluminación eficiente para dar cumplimiento a los niveles mínimos de iluminancia exigidos g por p el RETIE. • En equipos en los cuales los motores tienen un elevado número de horas de funcionamiento debe considerarse la viabilidad de reemplazo de estos por motores eficientes situación que es más obvia de considerar cuando se hace necesario el reemplazo de un motor. 97 RECOMENDACIONES • Difundir la utilización de Unidades de Recuperación de Calor en los chillers de los sistemas de AA (ejemplo, Hotel Sheraton Medellín) que recuperan el calor de condensación para calentar/precalentar agua. Estos equipos son comerciales pero no son ampliamente difundidos. • Igualmente, difundir el uso de nuevas tecnologías como por ejemplo ejemplo, el sistema Breeze Air (enfriamiento evaporativo) como opción para climas templados y cálido-secos. • También el empleo de cortinas de aire para evitar la pérdida de aire frío en las entradas de los establecimientos con aire acondicionado. 98 RECOMENDACIONES • Promover el uso de las buenas prácticas de uso y de operación y mantenimiento en los sistemas de aire acondicionado. La falta de mantenimiento reduce la eficiencia de estos sistemas y conlleva a un aumento de consumo de electricidad. • Promover el reemplazo de viejas unidades de aire acondicionado, di i d principalmente i i l t tipo ti ventana, t por más á eficientes recientes y con refrigerantes amigables con el medio ambiente (recuperando el Freón 22). 99 RECOMENDACIONES • Promover la eficiencia energética en los sistemas de AA mediante entrenamiento y capacitación de arquitectos e ingenieros. • Impulsar la ingeniería del aire acondicionado acondicionado, • Difundir información técnica sobre las tecnologías y pproductos de aire acondicionado entre el gremio g de la construcción y demás interesados. • Promover la capacitación de técnicos de refrigeración y aire acondicionado incluyendo los aspectos energéticos por parte de instituciones como el SENA. 100 RECOMENDACIONES • Difundir la importancia de adquirir equipos que cumplan estándares internacionales de ahorro de energía y de la operación apropiada de los mismos. mismos • Para el ahorro de energía eléctrica y la substitución de ACPM (y el cambio de sistemas de GLP principalmente i i l t en M Medellín) d llí ) es recomendable promover el uso del gas natural con mecanismos que permitan la conexión del mayor número de d usuarios i posible. ibl 101 GRACIAS POR SU ATENCIÓN GRACIAS POR SU ATENCIÓN ! 103
