Oportunidades de ahorro energético

Transcripción

1 Oportunidades de ahorro energético

2 Índice Principal Introducción Oportunidades de ahorro en los Sistemas energéticos de la Industria Hotelera Facturación Eléctrica Iluminación Calentamiento y Bombeo de agua Aire Acondicionado Cocina Lavandería Energías Renovables

3 Índice Principal Introducción Oportunidades de ahorro en los Sistemas energéticos de la Industria Hotelera

4 Oportunidades de ahorro en los Sistemas energéticos de la Industria Hotelera 1. Facturación Eléctrica 2. Iluminación 3. Calentamiento y Bombeo de agua 4. Aire Acondicionado

5 Oportunidades de ahorro en los Sistemas energéticos de la Industria Hotelera 5. Cocina 6. Lavandería 7. Energías Renovables

6 1 Capítulo 1: Ahorro de Energía por la Facturación eléctrica

7 Facturación Eléctrica Rubros de cobro principales: 1. Energía eléctrica consumida (KW-hr/mes ) Para todas las tarifas 2. Máxima demanda ( kw ) Mayor potencia promedio más alta en cualquier intervalo de quince minutos. Depende de la tarifa

8 Facturación Eléctrica Rubros de cobro: 3. Alumbrado público Para todas las tarifas 4. Impuesto de ventas (13%) Para todas las tarifas

9 Noche Valle Pico Valle Pico Noche 6 hs 4 hs 2.5 hs 2.5 hs 4 horas 5 horas Curva de carga promedio

10 Estructura Tarifaria ICE Enero 2013

11 Estructura Tarifaria CNFL Enero 2013

12 Estructura Tarifaria CNFL Enero 2013

13 Estructura Tarifaria JASEC Enero 2013

14 Interpretación de la factura de compra de energía

15 CIRE

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17 CIRE

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19 Manejo de carga o el desplazamiento de la Máxima demanda Para poder optimizar la compra de energía es posible el desplazamiento horario del funcionamiento de equipos o procesos.

20 Ahorro energético por control de demanda máxima. En este caso de estudio se analiza la conveniencia económica de implementar un sistema de control de demanda en un hotel de playa.

21 Ahorro energético por control de demanda máxima. En el desglose de los costos de facturación se observa que el 54% del pago de facturación eléctrica corresponde a la demanda máxima de potencia. Otros 3.13% Impuestos 11.14% Demanda 53.73% Energía 31.99%

22 Axis Title Ahorro energético por control de demanda máxima. Se considera la implementación de un sistema automatizado de control de máxima demanda cuya facturación es en T-MT (Media Tensión), y por lo tanto de cobro tarifario horario Figura 3.7. Perfil Carga Eléctrica (KW) Hotel Sí Como No Período de máxima demanda eléctrica /5/2012 9:36 11/5/ :24 11/5/ :12 11/6/2012 0:00 11/6/2012 4:48 11/6/2012 9:36 11/6/ :24 11/6/ :12 11/7/2012 0:00 11/7/2012 4:48 11/7/2012 9:36 Axis Title

23 Ahorro energético por control de demanda máxima. Tabla AI.1: Cobros de tarifas eléctricas General y de Mediana Tensión del ICE Aresep el 13 de nov de 2012 Costos básicos Colones Punta Valle Nocturno Costo Demanda Máxima (kw) 10, , ,759.0 Costo energía (kw-hr) Costo del dólar ( ) Durante el período de auditoría se seleccionaron una serie de cargas para ser sujetas al control de máxima demanda del hotel. En total la potencia eléctrica de estos equipos suma 18,82 kw. Para determinar el beneficio económico de esta propuesta se utiliza el pliego tarifario de Media Tensión (T-MT)

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25 Ahorro energético por control de demanda máxima. Cálculo Tarifa Media Tensión (T-MT) Demanda Costo por demanda punta (CDp)= kw punta/mes* US$/kW punta Costo por demanda valle (CDv)= kwhvalle/mes* US$/kW valle Costo por demanda noche (CDn)= kw noche/mes* US$/kW noche

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27 Ejemplo de desplazamiento automático de carga para reducir la máxima demanda facturada Dato Actualmente Ahorro Potencia de equipos a desplazar (kw) Aire acondicionado City Multi PTAR Extractores de cocina Bombas del Jacuzzi Bombas de la piscina de adultos Bombas de la piscina infantil A/C Spa Bombeo General Importe en dólares (US $) Total kw desplazados Ahorro anual (T-MT) $6,399.1

28 Ahorro energético por control de demanda máxima. Recuperación económica Sistema de control de máxima demanda= US$

29 Ahorro energético por control de demanda máxima. Recuperación económica Costo cableado y accesorios=us$ Costo de mano de obra= US$ 2 378,6 Inversión= US$

30 Ahorro energético por control de demanda máxima. Recuperación económica Período simple de recuperación= Inversión/Ahorro anual PSR = US$ ,6/ US$ PSR =3,59 años

31 Ahorro energético por control de demanda máxima. En este caso de estudio se analiza la conveniencia económica de implementar un sistema de control de demanda en una planta de prefabricados de construcción.

32 Ahorro energético por control de demanda máxima. En el desglose de los costos de facturación se observa que el 34% del pago de facturación eléctrica corresponde a la demanda máxima de potencia. Figura Distribución por rubros de cobro Facturación eléctrica de planta Iluminación 2% Varios 2% Demanda 34% Imp. Ventas 11% Energía 51%

33 Ahorro energético por control de demanda máxima. Silo y filtro de cemento Camión cisterna Para el transporte de cemento del camión cisterna al proceso, se utiliza un conjunto motor-soplador de 36 kw. Otras cargas controlables son: - Banda transporte (6,3kW). -Extractores de nave (11,93 kw)

34 Ahorro energético por control de demanda máxima. Como se observa en la figura, se da un pico de potencia junto a período de bajo consumo, en el cual se podría desplazar la demanda para asegurar que la potencia no sobrepase ciertos valores máximos.

35 Ahorro energético por control de demanda máxima. La suma de potencia de las cargas que se proponen controlar alcanza los 54,23 kw. Para cuantificar el ahorro económico se realiza una simulación en tarifa General y Media Tensión para obtener la más conveniente.

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37 Ahorro energético por control de demanda máxima. Tabla AI.1: Cobros de tarifas eléctricas General y de Mediana Tensión del ICE Aresep el 13 de nov de 2012 Costos básicos Colones Punta Valle Nocturno Costo Demanda Máxima (kw) 10, , ,759.0 Costo energía (kw-hr) Costo del dólar ( ) 504.5

38 Ahorro energético por control de demanda máxima. Recuperación económica Sistema de control de máxima demanda= US$ 14000

39 Ahorro energético por control de demanda máxima. Recuperación económica Costo cableado y accesorios=us$ 1000 Costo de mano de obra= US$ 540,8 Inversión= US$ ,8

40 Ahorro energético por control de demanda máxima. Recuperación económica Período simple de recuperación= Inversión/Ahorro anual PSR (T-MT)= US$ ,8/ US$ ,3 PSR (T-MT)= 0,84 años

41 2 Capítulo 2: Ahorro Energético en Iluminación

42 Iluminación La iluminación es uno de los sistemas energéticos más importantes en un hotel, no sólo por su alto consumo de energía, sino porque: - desarrollo de las actividades del hotel - la creación de un ambiente agradable - sensación de confort.

43 Consejos para ahorro energético en iluminación Promover la disposición de espacios y volúmenes de forma que permita el máximo empleo de la luz natural Empleo de pinturas y colores que minimicen los requerimientos luminosos. Garantizar que el nivel de iluminación no sobrepase el requerido.

44 Consejos para ahorro energético en iluminación Instalación de luminarias de bajo consumo eléctrico. Utilización de balastros adecuados y un buen mantenimiento de los mismos. Utilización de controles automáticos de iluminación. Control de iluminación por zonas.

45 Ahorro energético en iluminación interna de restaurante. MR16 EXN 50W PAR20 50W La iluminación interna de un restaurante capitalino se compone de 65 lámparas halógenas de tipo PAR20 y 32 MR16 EXN, ambas de 50 W. En este ejemplo se analiza la conveniencia económica de sustituirlo por lámparas LED.

46 Ahorro energético en iluminación decorativa exterior La tecnología LED en iluminación permite reducir hasta en un 80% el consumo de energía, con características lumínicas similares y una vida útil muy alta. Al ser una tecnología nueva y en desarrollo, el costo es elevado.

47 Sustitución por lámparas LED Actual Sylvania PAR20 Halógeno Propuesto Sylvania UltraLED PAR20 Propuesto

48 Escenario #2: Sustitución por lámparas LED Actual Sylvania MR16 EXN Propuesto Sylvania UltraLED MR16 Propuesto

49 Sistema Tipo de iluminación Marca Tipo Temperatura de Flujo luminoso Sustitución por lámparas color (K) LED (lm) Potencia eléctrica (W) Actual Halógeno convencional Sylvania EXN MR Flujo Potencia Temperatura de Propuesta Sistema Tipo de LED iluminación Sylvania Marca Ultra LED TipoMR16 luminoso eléctrica color 3000 (K) (lm) (W) Actual Halógeno convencional Sylvania - EXN PAR20 MR Flujo Potencia 50 Temperatura de Sistema Tipo de iluminación Marca Tipo luminoso Flujo Potencia eléctrica Propuesta Temperatura color (K) de Sistema Tipo de LED iluminación Sylvania Marca Ultra PAR20 LED TipoMR luminoso (lm) eléctrica (W) 8 color (K) (lm) (W) Actual Halógeno convencional Sylvania - EXN PAR20 MR Actual Halógeno convencional Sylvania EXN MR Propuesta LED Sylvania Ultra PAR20 LED MR Propuesta LED Sylvania Ultra LED MR Actual Halógeno convencional - PAR Actual Halógeno convencional - PAR Propuesta LED Sylvania PAR Propuesta LED Sylvania PAR

50 Sustitución por lámparas LED Actual Potencia instalada=cantidad lámparas * Potencia unitaria Pot inst (PAR20)=65 * 50W Pot inst (PAR20)= 3,25 kw Pot inst (MR16)=32 * 50W Pot inst (MR16)= 1,60 kw Pot inst total= 4,85 kw

51 Sustitución por lámparas LED Actual Energía mensual=pot inst *Hr/día * días/semana * semanas/mes Energía mensual= 4,85 kw * 8 hr/día * 7 dia/sem * 4,2 sem/mes Energía mensual= 1 140,7 kwh/mes

52 Sustitución por lámparas LED Actual Energía anual= 12* kwh/mes Energía anual= ,64 kwh/año

53 Sustitución por lámparas LED Propuesta Potencia instalada=cantidad lámparas * Potencia unitaria Pot inst (PAR20)=65 * 8 W Pot inst (PAR20)= 0,52 kw Pot inst (MR16)=32 * 8 W Pot inst (MR16)= 0,26 kw Pot inst total= 0,776 kw

54 Sustitución por lámparas LED Propuesta Energía mensual=pot inst *Hr/día * días/semana * semanas/mes Energía mensual= 0,776 kw * 8 hr/día * 7 dia/sem * 4,2 sem/mes Energía mensual= 182,52 kwh/mes

55 Sustitución por lámparas LED Propuesta Energía anual= 12* kwh/mes Energía anual= 2 190,18 kwh/año

56 Sustitución por lámparas LED Ahorro energético Ahorro energético= Consumo actual-consumo propuesto Ahorro energético= (13 688, ,18) kwh/año Ahorro energético= ,66 kwh/año

57 Sustitución por lámparas LED Ahorro económico Ahorro económico= Ahorro energético * Costo kwh Costo del kwh= US$ 0,196 /kwh Ahorro económico= ,66kWh/año* US$ 0,196/kWh Ahorro económico= US$ 2 253,7/año

58 Sustitución por lámparas LED Recuperación económica Costo unitario UltraLED PAR20= US$ 50,00 Costo unitario UltraLED MR16= US$ 45,00 Costo total luminarias= 65* (US$ 50,00)+ 32* (US$ 45,00) Costo total luminarias = US$ 4 690,00

59 Sustitución por lámparas LED Recuperación económica Costo de mano de obra= US$ 56,3 Inversión= Costo luminarias + Costo Mano de obra Inversión= US$ 4 690,0+ US$ 56,3 Inversión= US$ 4 746,3

60 Sustitución por lámparas LED Recuperación económica Período simple de recuperación= Inversión/Ahorro anual PSR= US$ 4 746,3/ US$ 2 253,7 PSR= 2,10 años

61 3 Capítulo 3: Ahorro Energético Calentamiento y Bombeo de Agua

62 Calentamiento y bombeo de agua El agua caliente sanitaria es utilizada principalmente en las habitaciones, cocina y lavandería, representando una parte importante del consumo energético de un hotel.

63 Recomendaciones de Ahorro en el Calentamiento y Bombeo de Agua Evitar el calentamiento excesivo del agua. Utilizar, en la medida de lo posible, sistemas centralizados de agua caliente. Aislar correctamente las tuberías de distribución de agua caliente. Implementar sistemas de control de velocidad en los equipos de bombeo de agua.

64 Recomendaciones de Ahorro en el Calentamiento y Bombeo de Agua Minimizar las fugas en la red de agua caliente. Instalar griferías y accesorios de bajo consumo y con temporizador, sin reducir la calidad del suministro o el confort de los usuarios.

65 Recomendaciones de Ahorro en el Calentamiento y Bombeo de Agua Instalar válvulas reguladoras de temperatura Instalación de motores de alta eficiencia en las bombas de agua. Verificar los requerimientos de los sistemas de bombeo para evitar problemas de sobredimensionamiento y baja eficiencia.

66 Recomendaciones de Ahorro en el Calentamiento y Bombeo de Agua No rebobinar los devanados de los motores más de una vez, ya que su eficiencia cae notablemente (aproximadamente un 2% el primer rebobinado y 10% el segundo)

67 Recomendaciones de Ahorro en el Calentamiento y Bombeo de Agua Es fundamental la utilización de accesorios de bajo caudal de consumo, pues, además del gasto de líquido, es necesaria una gran cantidad de energía para calentarlo.

68 Recomendaciones de Ahorro en el Calentamiento y Bombeo de Agua Durante un baño de 10 minutos una persona puede consumir, en promedio 23 ltr/min con una ducha convencional. Este consumo puede reducirse hasta 10 ltr/min utilizando accesorios de bajo consumo, disminuyendo también la energía requerida para su calentamiento

69 Ejemplo: calentamiento agua Bajo las consideraciones de consumo indicadas, analizar los consumos energéticos y sus costos con sistemas de calentamiento eléctrico y con calentamiento a gas LP. Las estimaciones fueron obtenidas para una cabina con una capacidad de 3 personas y una ocupación de un 60% anual (219 días al año).

70 Método de Calentamiento Calentador Eléctrico Energía (KW-hr /año) Costo Energía ($/año) Ahorro ($/año) $ $ $ Método de Calentamiento Energía (KW-hr /año) Costo Energía ($/año) Ahorro ($/año) Calentador Eléctrico $ Calentador con gas GLP $ $267.37

71 Ahorro energético en calentamiento de agua Para la instalación de accesorios eficientes se alcanza un ahorro anual de $524,56 por habitación, la inversión es de US$ 80, un período de recuperación de 2 meses.

72 Ahorro energético en calentamiento de agua Para la sustitución por gas, se alcanza un ahorro anual de $267,37 por habitación, la inversión es de US$ 1100, y un período de recuperación de 4,11 años.

73 Ahorro energético bombeo de agua Los sistemas de bombeo de agua tienen un gran potencial de ahorro energético, debido a: Trabajan por períodos de tiempo prolongados Bajo condiciones de carga que varia durante todo el día.

74 Ahorro energético bombeo de agua Se debe considerar la instalación de motores de alta eficiencia. Sin embargo, es importante realizar un análisis financiero que contemple: la potencia, eficiencia de los motores horas de uso

75 Ahorro energético en motores por control eléctrico. En este caso de estudio se analiza la conveniencia económica de implementar un sistema de control eléctrico que regule el funcionamiento de las bombas de un jacuzzi.

76 Ahorro energético en motores por control eléctrico. El jacuzzi tiene un horario muy amplio, se enciende entre las 08:30 y 21:00, período durante el cual la bomba de agua del jacuzzi funciona constantemente para recircular el agua caliente.

77 Ahorro energético en motores por control eléctrico. Se propone la instalación de botoneras para el arranque temporizado en el jacuzzi, de manera que el huésped sea quien encienda el sistema por períodos cortos, de entre 10 y 15 minutos.

78 Ahorro energético en motores por control eléctrico. Cálculo de energía de motores eléctricos. Se debe tener en cuenta que la potencia especificada en la placa del motor es la potencia mecánica disponible en la punta del eje. Eficiencia del motor (N)=Pmec/Pelec Pelec=Pmec/N Consumo de energía anual (kwh)=pelec*horas operación anuales

79 Ahorro energético en motores por control eléctrico. Actual Energía mensual=pot inst *Hr/día * días/semana * semanas/mes Energía anual= 12* kwh/mes Costo del kwh= 0,17 US$ /kwh

80 Ahorro energético en motores por control eléctrico. Estado Equipo Horas diarias de uso (hr) Potencia (kw) Consumo mensual estimado (kwh) Actual Bombas de Propuesta jacuzzi Para las horas de uso diarias de la situación propuesta, se estimo una reducción conservadora del 60% del tiempo de uso.

81 Ahorro energético en motores por control eléctrico. Estado Equipo Consumo total anual (kwh) Total (US$) kwh Ahorro US$ Actual Bombas de 5, Propuesta jacuzzi 2, , En la tabla se muestra el ahorro económico (US$) y energético (kwh) obtenido por la implementación de este sistema.

82 Ahorro energético en motores por control eléctrico. Recuperación económica Materiales y equipos Cantidad Costo unitario ($) Costo total ($) Botoneras de encendido Contactor 240V 12 A Trifásico Cableado Temporizador Total equipos Mano de obra= US$ 112,8 Inversión= US$ 417,8

83 Ahorro energético en motores por control eléctrico. Recuperación económica Período simple de recuperación= Inversión/Ahorro anual PSR= US$ 563,6/ US$ 417,8 PSR= 0,74 años

84 4 Capítulo 4: Ahorro Energético en Aire Acondicionado

85 Aire acondicionado El acondicionamiento de aire juega un rol primordial en el confort y servicio brindado a los huéspedes, sin embargo, su uso indiscriminado e innecesario conlleva gastos energéticos y económicos de consideración.

86 Recomendaciones de Ahorro en Aire acondicionado Invertir en equipos de aire acondicionado certificados por su eficiencia energética. Optimizar la regulación de temperatura en los espacios comunes, como restaurantes y salones (T 23 C). Utilizar elementos decorativos que reduzcan la ganancia de calor, como persiana, cortinas y películas aislantes en ventanas.

87 Recomendaciones de Ahorro en Aire acondicionado Utilizar dispositivos automáticos de control de los equipos de aire acondicionado. Zonificar las áreas a climatizar de acuerdo a las necesidades del recinto. Aislar correctamente los elementos de conducción térmica de los equipos y/o sistemas de aire acondicionado.

88 Recomendaciones de Ahorro en Aire acondicionado Dar un mantenimiento adecuado a los equipos de aire acondicionado, se estima una pérdida del 20% en la eficiencia por un mal mantenimiento.

89 Eficiencia en aire acondicionado Los índices de eficiencia energética en equipos de aire acondicionado, representan la relación entre la energía de enfriamiento entregada por el equipo y la energía eléctrica consumida.

90 Eficiencia en aire acondicionado EER (Energy Efficiency Ratio) Se obtiene bajo condiciones de operación estándar y mantenidas para garantizar que sea un índice comparativo válido. Donde, Qc es la energía de enfriamiento en Btu (British Thermal Units) W es la energía eléctrica consumida por el equipo en Wh (Watt-hora)

91 Eficiencia en aire acondicionado SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio): Determina el desempeño energético global de un equipo de aire acondicionado por períodos climáticos de utilización, por lo que se aproxima más a las condiciones reales de operación. Donde, Qce es la energía de enfriamiento en Btu W es la energía eléctrica consumida por el equipo en Wh (Watt-hora)

92 Eficiencia en aire acondicionado El programa Energy Star es una iniciativa estadounidense que impulsa la eficiencia energética mediante la promoción de buenas prácticas y el uso de productos que cumplan con sus parámetros de eficiencia.

93 Ahorro energético por sustitución de equipo de A/C. En este caso de estudio se analiza la conveniencia económica de sustituir el equipo de aire acondicionado de un cuarto de servidores de cómputo de un edificio de oficinas.

94 Ahorro energético por sustitución de equipo de A/C. Una práctica muy común en este tipo de aplicaciones, es la de sobredimensionar los equipos de aire acondicionado, con una capacidad de enfriamiento muy superior a la requerida.

95 Ahorro energético por sustitución de equipo de A/C. La temperatura interna del cuarto de servidores era de 17 C, cuando es adecuado mantenerla en un rango entre los 23 C y 25 C.

96 Ahorro energético por sustitución de equipo de A/C. El equipo de aire acondicionado consumía una potencia eléctrica de 1,98 kw, lo cual resulta excesivo considerando las dimensiones del cuarto y las cargas presentes.

97 Ahorro energético por sustitución de equipo de A/C. Se observó que el control de temperatura es analógico, lo cual impide un control adecuado de la temperatura, que el abanico del equipo permanece encendido todo el tiempo y que hay una fuga térmica de consideración por el ducto de cables eléctricos.

98 Ahorro energético por sustitución de equipo de A/C. Contribuyen a la carga térmica del cuarto de servidores: -Servidores, CPU s, monitores, routers. - Dos tubos fluorescentes de 36 W.

99 Ahorro energético por sustitución de equipo de A/C. Determinación de la carga térmica (CT) Se utilizaron reglas simples de estimación, cuyos resultados se encuentran dentro de un margen de error aceptable en comparación con los análisis más detallados CT área (BTU)=(Largo*Ancho)*337 CT área (BTU)=(2*2)*337 CT área (BTU)= BTU

100 Ahorro energético por sustitución de equipo de A/C. Determinación de la carga térmica (CT) Se utilizaron reglas simples de estimación, cuyos resultados se encuentran dentro de un margen de error aceptable en comparación con los análisis más detallados CT servidores y cómputo (BTU)=Potencia total (W)*3,5 Potencia total =1 904,4 W CT servidores y cómputo (BTU)= 6 665,4 BTU

101 Ahorro energético por sustitución de equipo de A/C. Determinación de la carga térmica (CT) Se utilizaron reglas simples de estimación, cuyos resultados se encuentran dentro de un margen de error aceptable en comparación con los análisis más detallados CT iluminación (BTU)=Potencia total (W)*4,25 Potencia total =72 W CT iluminación (BTU)= 306 BTU

102 Ahorro energético por sustitución de equipo de A/C. Determinación de la carga térmica (CT) Se utilizaron reglas simples de estimación, cuyos resultados se encuentran dentro de un margen de error aceptable en comparación con los análisis más detallados CT total=8 319,4 BTU

103 Ahorro energético por sustitución de equipo de A/C. Para la carga térmica obtenida se selecciona un aire acondicionado de tipo split de 9000 BTU de capacidad y una alta eficiencia SEER de 20.

104 Ahorro energético por sustitución de equipo de A/C. Cálculo del ahorro energético y económico El equipo de aire acondicionado trabaja las 24 horas del día, el compresor actual permanece encendido en un ciclo de ½, mientras que el nuevo será de aproximadamente 1/3. SEER =Potencia eléctrica (W)/ Energía de enfriamiento (BTU) Energía mensual= Pot * Hr diarias * Ciclo * Dias anuales Costo del kwh= US$ 0,21 / kwh

105 Ahorro energético por sustitución de equipo de A/C. Cálculo del ahorro energético y económico Con las fórmulas anteriores se obtiene energía consumida anualmente por ambos sistemas y el ahorro económico y energético por la sustitución.

106 Ahorro energético por sustitución de equipo de A/C. Recuperación económica Equipo de A/C con instalación=us$ Período simple de recuperación= Inversión/Ahorro anual PSR =US$ 3 000/ US$ 1 543,87 PSR =1,94 años

107 5 Capítulo 5: Ahorro Energético en la Cocina

108 Cocina La cocción y almacenamiento de los alimentos requiere de una cantidad importante de energía, la cual a menudo se desperdicia por falta de aislamientos térmicos o por una mala utilización de la energía.

109 Recomendaciones de Ahorro Implementar un programa de limpieza y mantenimiento de hornos, placas de cocinas, equipo de baño maría y marmitas para garantizar una buena transmisión de calor. Separar las zonas de refrigeración de las zonas calientes de la cocina.

110 Recomendaciones de Ahorro Garantizar un buen aislamiento térmico en las cámaras y equipos refrigerantes. Invertir en equipos energéticamente eficientes, como equipos refrigerantes certificados. Mejorar la limpieza de los elementos de ventilación, como filtros, motores y otras partes móviles.

111 Recomendaciones de Ahorro Utilizar los controles de variación de velocidad de extractores de gases y ventiladores, y apagarlos cuando no se utilicen. Mantener cerradas las puertas de las cámaras frías, refrigeradoras y congeladoras.

112 Ahorro energético en la cocina de un restaurante. La cocina de un restaurante cuenta con dos sistemas de calentadores radiantes para mantener la temperatura de los platos y tazas después de que han sido servidos con los alimentos preparados

113 Ahorro energético en la cocina de un restaurante. Este sistema de calentamiento es ampliamente utilizado en cocinas, y está conformado por conjuntos de resistencias embebidas en cerámicas.

114 Ahorro energético en la cocina de un restaurante. Las resistencias cerámicas son comúnmente llamadas radiadores cerámicos y logran mantener la temperatura de las comidas por la emisión de radiación infrarroja.

115 Ahorro energético en la cocina de un restaurante. En la cocina del restaurante se poseen dos calentadores para calentar platillos y uno más pequeño para calentar tazas, los cuales se mantienen encendidos durante 15 horas diarias (6:30 hasta 21:30 aproximadamente).

116 Ahorro energético en la cocina de un restaurante. La mayor parte del tiempo de operación de lo calentadores no hay comida bajo el área de calentamiento, por lo que se recomienda la instalación de un control automático que regule su funcionamiento.

117 Ahorro energético en la cocina de un restaurante. 375W 375W 375W 75cm 375W 375W 375W El sistema controla el encendido de los 4 radiadores externos y deja los radiadores centrales encendidos durante todo el día para garantizar un área expuesta a la radiación infrarroja durante los periodos de baja producción de comidas.

118 Ahorro energético en la cocina de un restaurante. 375W 375W 375W 75cm 375W 375W 375W En las horas de desayuno, almuerzo y cena el controlador encenderá las resistencias durante un espacio de dos horas, así las 4 resistencias externas trabajaran solamente 6 horas al día en lugar de 15 horas

119 Ahorro energético en la cocina de un restaurante. 490W 490W 1 hr 490W 490W 1 hr El controlador alternará el encendido y apagado de cada radiador cerámico por un período de 1 hora, reduciendo inmediatamente su consumo energético a la mitad.

120 Ahorro energético en la cocina de un restaurante. Energía mensual=pot inst *Hr/día * días/semana * semanas/mes Energía anual= 12* kwh/mes Costo del kwh= 0,20 US$ /kwh La estimación de la energía se puede calcular de esta manera por la operación constante de los calentadores a lo largo del año, de lo contrario, se debe relacionar el consumo con una variable relacionada a su funcionamiento, tales como la producción en cargas productivas o un factor de uso en otras cargas.

121 Ahorro energético en la cocina de un restaurante. Articulo Estado Actual Propuesta Ahorro Energía (KW-hr/año) Costo (US$/año) Energía (KW-hr/año) Costo (US$/año) (KW-hr/año) (US$/año) Calentador de comida 11, $2, , $1, , $ Calentador de tazas 10, $2, , $1, , $1, Total 22, $4, , $2, , $1, Con las fórmulas anteriores se obtiene energía consumida anualmente por ambos sistemas y el ahorro económico y energético por la sustitución.

122 Ahorro energético en la cocina de un restaurante. Recuperación económica Materiales y equipos Cantidad Costo unitario ($) Costo total ($) Contactores Cableado Caja de control PLC con 8 salidas Total equipos 1,500.0 Mano de obra= US$ 368,7 Inversión= US$ 1 868,7

123 Ahorro energético en la cocina de un restaurante. Recuperación económica Período simple de recuperación= Inversión/Ahorro anual PSR= US$ 1 868,7/ US$ 1 957,7 PSR= 1,05 años

124 6 Capítulo 6: Ahorro Energético en la Lavandería

125 Lavandería La lavandería es importante centro de consumo energético, que va en proporción al tamaño del hotel ya que se ubican las lavadoras, secadoras y planchadoras.

126 Lavandería En la lavandería se da además, un consumo importante de agua caliente y/o vapor, por lo que es importante tomar medidas que contribuyan a mejorar el desempeño de estas instalaciones.

127 Recomendaciones de Ahorro Utilizar programas de lavado a bajas temperaturas. Fomentar el uso de lavadoras sólo a plena carga y utilizando el ciclo más conveniente para los tejidos. Recuperar el calor residual del aire caliente del proceso de secado.

128 Recomendaciones de Ahorro Regular la temperatura de planchado, evitando que ésta sea excesiva. Si se tiene facturación horaria, planificar los períodos de lavado fuera del período punta de facturación.

129 7 Capítulo 7: Energías Renovables

130 Energía Solar Fotovoltaica Este tipo de tecnología convierte la radiación solar en energía eléctrica, mediante paneles solares compuestos de celdas fotovoltaicas fabricadas con cristales de silicio (Si) y otros metales semiconductores.

131 Energía Solar Fotovoltaica Una instalación fotovoltaica se compone:

132 Calentamiento Solar de Agua Los calentadores de agua solares son sistemas foto-térmicos con los que se aprovecha la energía irradiada por el sol para calentar un fluido, generalmente agua.

133 Energía Solar Combinado Un sistema de este tipo se compone de módulo Foto-voltaico y el Foto-térmico

134 Producción de biogás La producción de biogás es un proceso natural que ocurre en forma espontánea en un entorno anaeróbico, es decir, carente de oxígeno. Dicho proceso lo realizan microorganismos como parte del ciclo biológico de la materia orgánica, el cual involucra la fermentación o digestión de materiales orgánicos para obtener el biogás.

135 Producción de biogás Los principales componentes del biogás son el metano (50-75%) y el dióxido de carbono (25-50%), aunque también se encuentran otros gases como el nitrógeno y el hidrógeno.

136 El Biogás

137 Generación eléctrica con biogás Para la generación eléctrica se utilizan generadores acoplados a un motor de combustión interna diseñados específicamente para funcionar con biogás.

138 Ahorro energético en calentamiento de agua solar. En este caso de estudio se analiza la conveniencia económica de instalar colectores solares en un hotel de playa con un sistema de calentamiento de gas LP.

139 Ahorro energético en calentamiento de agua solar. Para garantizar el adecuado funcionamiento del colector en conjunto con el calentador por gas existente, es necesario recircular el agua con ayuda de una pequeña bomba en línea con una potencia de 150 W.

140 Ahorro energético en calentamiento de agua solar. Cada colector deberá contar con una cantidad de 20 c/u tubos de 1,8 metros de longitud, esto para cubrir la demanda total de agua caliente del hotel.

141 Ahorro energético en calentamiento de agua solar. La tecnología recomendada para los colectores utiliza tubos cilíndricos al vacío.

142 Ahorro energético en calentamiento de agua solar. Cálculo del caudal anual requerido Para la aplicación de la fórmula se utilizan los datos de ocupación reales del hotel. Se considera que cada huésped toma diariamente en promedio 2,5 duchas de 15 minutos. Las duchas instaladas consumen 10 litros/minuto.

143 Ahorro energético en calentamiento de agua solar. Cálculo del caudal anual requerido

144 Ahorro energético en calentamiento de agua solar. Cálculo de la energía requerida La constante K permite calcular la energía anual requerida para un caudal conocido en lt/s y un diferencia de temperatura en grados Celsius ( C)

145 Ahorro energético en calentamiento de agua solar. Cálculo de la energía requerida

146 Ahorro energético en calentamiento de agua solar. Cálculo del ahorro A partir de la energía total requerida por año se calcula el volumen y costo de gas LP requerido para suplir esa demanda.

147 Ahorro energético en calentamiento de agua solar. Cálculo del ahorro. A partir de la energía total requerida por año se calcula el volumen y costo de gas LP requerido para suplir esa demanda.

148 Ahorro energético en calentamiento de agua solar. Cálculo del ahorro. A partir de la energía total requerida por año se calcula el volumen y costo de gas LP requerido para suplir esa demanda.

149 Ahorro energético en calentamiento de agua solar. Cálculo del ahorro. Ahorro estimado en LPG (US $/año) Consumo eléctrico por recirculación Ahorro neto kw-hr / año US $ / año US $ / año 3, , , Al ahorro estimado por concepto de gas LP se le debe restar el costo energético de la bomba de recirculación, que es de US$ 426,2, dando un ahorro neto de US$ 2 726,19

150 Ahorro energético en calentamiento de agua solar. Recuperación económica Materiales y equipos Cantidad Costo unitario ($) Costo total ($) Colectores solares 6.0 1, ,100.0 Bombas de agua y control Total equipos 8,700.0 Mano de obra= US$ 922,7 Inversión= US$ 9 622,7

151 Ahorro energético en calentamiento de agua solar. Recuperación económica Período simple de recuperación= Inversión/Ahorro anual PSR= US$ 9 622,7/ US$ 2 726,2 PSR= 3,53 años

152 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. En este caso de estudio se analiza la conveniencia económica de instalar un sistema de generación fotovoltaica como respaldo a un sistema de cómputo de un edificio de oficinas en caso de un corte en el suministro eléctrico.

153 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. Si se considerara el sistema de generación fotovoltaico solamente como un respaldo, no sería posible aprovechar todo el potencial de generación del sistema puesto que pasaría la mayor parte del tiempo generando energía que no sería utilizada

154 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. Por este motivo, se consideró para el diseño un sistema fotovoltaico que alimente las cargas de cómputo por períodos diarios, disminuyendo así la facturación eléctrica por concepto de energía y garantizando un respaldo para estos equipos.

155 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. El sistema alimentará los servidores y el equipo de cómputo de un departamento completo de la empresa. Todo ello suma una potencia instalada de 5,61 kw

156 Panel Solar Red de distribucón Eléctrica Banco de Baterías Inversor Medidor Sub Panel de control con interruptor y bypass HAcia puntos de consumo: servidores, computadoras

157 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. En primer lugar se define la capacidad del banco de baterías del sistema fotovoltaico. Para este tipo de aplicaciones se utilizan baterías de ciclo profundo.

158 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. El banco se dimensiona de acuerdo al tiempo deseado de respaldo y la carga que debe alimentar. Se desea alimentar una carga de 5,61 kw por un período de 4 horas.

159 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. Cálculo del banco de baterías. La capacidad de las baterías se mide en Amperios-Horas (A.h). En la tabla se observa que las baterías son de ciclo profundo de 6 V. Energía requerida=5,61 kw*4 hr Energía requerida=22,4 kwh

160 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. Cálculo del banco de baterías. Potencia (W)=Voltaje (V)*Corriente (A) Si W/V=A entonces Wh/V=Ah Ah= Wh/6V Ah=3 740 Ah

161 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. Cálculo del banco de baterías. Para determinar la cantidad de baterías requeridas para la carga calculada, se toma el valor de capacidad unitaria a una tasa de 5 horas de descarga, o sea 303 Ah. Cantidad de baterías=capacidad total (Ah)/Capacidad unitaria (Ah) Cantidad de baterías=3 740 Ah/303 Ah Cantidad de baterías=13

162 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. Una vez determinada la capacidad del banco de baterías se calcula la cantidad de paneles fotovoltaicos necesarios.

163 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. Para dimensionar el sistema fotovoltaico, fue necesario analizar la cantidad de energía solar disponible en el Valle Central costarricense y las horas de sol promedio disponibles.

164 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. Mes Energía solar promedio diaria Hora sol promedio Irradiancia promedio Potencia entregada por panel (kwh/m2)/día HSP kw/m2 W / panel Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre

165 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. Energía solar romedio diaria Hora sol promedio Mes Energía Irradiancia solar promedio diaria Potencia Hora sol entregada promedio por panel Irradiancia promedio Potencia entregada por panel (kwh/m2)/día HSP (kwh/m2)/día kw/m2 W HSP / panel kw/m2 W / panel 5.2 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre La potencia entregada por el panel se obtiene con los datos de irradiancia promedio (kw/m2) y la curva de operación del panel fotovoltaico.

166 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. Energía solar romedio diaria Hora sol promedio Mes Energía Irradiancia solar promedio diaria Potencia Hora sol entregada promedio por panel Irradiancia promedio Potencia entregada por panel (kwh/m2)/día HSP (kwh/m2)/día kw/m2 W HSP / panel kw/m2 W / panel 5.2 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Por ejemplo, con una irradiancia de 1000 W/m2, el panel seleccionado entrega 220,6 W. Los datos de la tabla se obtienen mediante interpolación.

167 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. Para garantizar la utilización diaria de la generación fotovoltaica se definió una cantidad de horas de sustitución del suministro en función de las horas diarias de sol disponibles cada mes del año y buscando que la energía utilizada durante la descarga se pueda reponer ese mismo día.

168 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. Se consideraron dos escenarios críticos, el del período de sustitución del suministro eléctrico (descarga) y el de recarga de las baterías.

169 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. Cálculo del número de paneles fotovoltaicos para el mes de enero. Enero es uno de lo meses con mayor cantidad de horas de sol, con 7,4 horas diarias, con un suministro de 4 horas por parte del sistema fotovoltaico. Energía requerida=5,61 kw*4 hr Energía requerida=22,4 kwh

170 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. Cálculo del número de paneles fotovoltaicos para el mes de enero. A continuación se calcula la cantidad de paneles solares requeridos para restituir la energía utilizada en el período de 7,4 horas. Potencia entregada por panel=188,5 W Cantidad de paneles=kwh requerido /(Wpanel*7,4h) Cantidad de paneles=22,4 kwh/(0,1885 kw*7,4h) Cantidad de paneles=16,1

171 Mes Potencia entregada por panel Período de sustitución eléctrica Período de recarga de las baterías Energía de recarga de las baterías Número de paneles recarga W / panel hr hr kwh Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Los datos de la tabla se obtienen al repetir el mismo procedimiento para todos los meses del año. El mes más crítico es el de octubre con 18,2 paneles.

172 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. Cálculo del ahorro energético para el mes de enero. Se calculan el ahorro energético mensual por la instalación de 19 paneles fotovoltaicos. Energía disponible=pot panel * Cant paneles * Horas de sol Energía disponible=0,1885 kw*19*7.4h Energía disponible=26,5 kwh

173 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. Cálculo del ahorro energético para el mes de enero. Se calcula ahora el nuevo período diario de sustitución eléctrica Hr de sust=energía disponible / Potencia del sistema Hr de sust=26,5 kw / 5,61 kw Hr de sust=4,72 hr

174 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. Cálculo del ahorro energético para el mes de enero. Ahorro mensual=energía diaria diponible*dias semana*4,2 Ahorro mensual= 26,5 *6 * 4,2 Ahorro mensual=667,74 kwh

175 Mes Potencia entregada Número de paneles Energía de recarga requerida Energía diaria disponible Período de sustitución eléctrica Ahorro energético mensual Ahorro económico mensual W / panel kwh kwh hr kwh / mes Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Total US$ / mes $ $ $ $ $80.79 $60.21 $64.49 $70.48 $66.10 $61.72 $72.55 $ $1, Los datos de la tabla se obtienen al repetir el mismo procedimiento para todos los meses del año. El ahorro anual es de 5 787,26 kwh y US$ 1 212,06.

176 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. Recuperación económica Costo unitario panel fotovoltaico = US$ 600 Costo paneles =19* US$600 Costo paneles =US$

177 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. Recuperación económica Costo unitario batería = US$ 394,62 Costo baterías=13 * US$ 394,62 Costo baterías =US$ 5 130,06

178 Instalación de un sistema de generación fotovoltaica. Recuperación económica Costo inversor y otros= US$ 6 314,04 Mano de obra =US$ 770,8 Inversión total= US$ ,9

179 Ahorro energético por control de demanda máxima. Recuperación económica Período simple de recuperación= Inversión/Ahorro anual PSR =US$ ,9/ US$ 1 212,06 PSR =19,48 años

180 Gracias