Eficiencia energética con cables. Ejemplo práctico.

Transcripción

1 Eficiencia energética con cables. Ejemplo práctico. Lisardo Recio Octubre 2013 Los cables y la eficiencia energética Lisardo Recio lisardo.recio@prysmiangroup.com

2 AGENDA 1. Los cables y la eficiencia energética 2. Sección económica Cable cargado con el 30 % de la intensidad máxima admisible Cable cargado con el 10 % de la intensidad máxima admisible 3. Sección ecológica 4. Conclusiones 2

3 1. Los cables y la eficiencia energética Presentation Title Subtitle or client s name XX Month Year 3

4 Los cables y la eficiencia energética Qué es la eficiencia energética? Es la reducción del consumo energético manteniendo las prestaciones. X kwh X-Y kwh 4

5 Los cables y la eficiencia energética Cómo se puede mejorar la eficiencia energética? Cambiando los receptores por otros más eficientes. Qué papel juegan los cables? Los cables son también receptores de energía. Disipan en forma de calor parte de la energía que canalizan. Z kwh P kwh Z-P kwh Aumentando las secciones de conductor se reducen las pérdidas y con ello se mejora la eficiencia energética. 5

6 Los cables y la eficiencia energética Por qué la sección económica?.- Ahorro de costes en un escenario de tarifas eléctricas crecientes Por qué sección ecológica?.- Ahorro de energía y emisiones de CO 2 6

7 2. Sección económica Presentation Title Subtitle or client s name XX Month Year 7

8 Sección económica Imaginemos una línea de BT trifásica con las siguientes características:.- L = 50 m.- Temperatura ambiente = 40 ºC y a la sombra.- Instalación en bandeja perforada.- Circuito único en la canalización (sin influencia térmica de otros circuitos).- Cable utilizado: Afumex 1000 V (AS) multipolar 5G6 AFUMEX 1000 V (AS) 8

9 Sección económica Supongamos que por nuestro cable circulan permanentemente sólo 13,8 A (sólo el 30 % de la intensidad máxima admisible, 46 A): Intensidad (A) Imax para el conductor de 6 mm² en las condiciones de instalación definidas = 46 A 0,3 Imax = 13,8 A 0 t 9

10 Sección económica Vamos a demostrar como aún con una hipótesis tan desfavorable, dada la baja carga del cable, nos será muy interesante pensar en instalar conductores de mayor sección. Sabemos que si aumentamos las sección de los conductores la Resistencia se reduce. R Sección (mm²) Resistencia (Ω/km) 6 3, , ,31 R 10

11 Sección económica La reducción de la resistencia viene acompañada de una reducción de las pérdidas térmicas dado que la corriente encuentra menos oposición a su paso por tener los electrones mayor espacio para circular y producirse menos choques con los átomos del conductor. Como sabemos las pérdidas de potencia en forma de calor P P (W) que se producen en un conductor de resistencia R (Ω) atravesado por una corriente I (A) responden a la siguiente expresión: P P = R. I² [W] AFUMEX 1000 V (AS) e - e - e - e - e - 11

12 Sección económica Para sistemas trifásicos (exentos de armónicos) y equilibrados tenemos 3 conductores cargados. Los valores de resistencia suelen figurar en las tablas de datos en Ω/km por lo que se deberá multiplicar también la expresión por la longitud L en km. Si multiplicamos la potencia por el tiempo t (h) obtendremos unidades de energía E P. Por último dividimos todo por 1000 y el resultado será en kw h unidad de energía de común uso para facturación eléctrica. E P = 3 x R. I². L. t/1000 [kw h] 12

13 Sección económica Queda claro que reduciendo la resistencia reduciremos la energía perdida y con ello la facturación. R AFUMEX 1000 V (AS) Reducir la resistencia precisa del empleo de cable de mayor sección que aumentará el gasto en la línea. AFUMEX 1000 V (AS) 13

14 Sección económica Por tanto, es interesante estudiar si los mayores costes de cable se pueden compensar con los ahorros en la factura. 14

15 Sección económica Partiendo de una vida útil estimada de 30 años, con los datos que tenemos podemos calcular la energía perdida en la línea con la sección de 6 mm² y las siguientes normalizadas (10 y 16 mm²). E P = 3 x R. I². L. t/1000 [kw h] E P6 = 3 x 3,62 Ω/km x 13,8² A² x h x 0,05 km x 1/1000 kw/w = kwh E P10 = 3 x 2,07 Ω/km x 13,8² A² x h x 0,05 km x 1/1000 kw/w = kwh E P16 = 3 x 1,31 Ω/km x 13,8² A² x h x 0,05 km x 1/1000 kw/w = 9834 kwh 15

16 Sección económica El ahorro energético es notable a medida que se aumenta la sección. E P6 E P10 E P16 16

17 Sección económica Tomando como valor aproximado de tarifa eléctrica 0,15 /kwh y con los costes de las diferentes secciones de cable obtenemos los siguientes datos. AFUMEX (AS) Sección (mm²) Coste energía perdida ( ) Ahorro coste energía ( ) Coste cable aprox. ( ) Δ coste cable ( ) Ahorro total ( ) (1) (2) (1) 5G G G (2) 17

18 Sección económica Los ahorros obtenidos son importantes con las secciones superiores lo que demuestra que elegir un cable de mayor sección es también una buena inversión pues tenemos importantes retornos del dinero empleado. Sección (mm²) Ahorro total ( ) (1) (2) 5G6 5G10 5G Sección que reporta más beneficios por aminorar las pérdidas energéticas y abaratar la factura eléctrica. 18

19 Sección económica Calculemos cuanto ahorraríamos cada año en la factura. Sección (mm²) Coste energía perdida ( ) Ahorro coste energía ( ) 5G6 5G10 5G16 (1) /30 años = 58,17 /año 2601 /30 años = 86,7 /año NOTA: no se ha considerado la variación de la tarifa en el tiempo ni se han actualizado los ingresos futuros. De forma aproximada se da por compensado un efecto con el otro, si bien es fácil pensar que la tarifa pueda subir más que los tipos de interés de referencia y el resultado ser más favorable aún, es decir, reportar más ahorros. 19

20 Sección económica Con el cable de 5G10 tendremos el siguiente plan de ahorro: Plazo de amortización 90/58,17 = 1,53 años Año Ahorro ( ) ,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 Año Ahorro ( ) 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 Año Ahorro ( ) 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 58,17 A 5G10 30 X 58,17 90 = 1655 El primer ahorro es negativo. Corresponde el desembolso de 90 de más por comprar cable de 5G10 en lugar de 5G6. Gracias a este desembolso inicial se consiguen los ahorros de factura en años siguientes (con fondo verde). 20

21 Sección económica e instalando el cable de 5G16 tendremos el siguiente plan: Plazo de amortización 221/86,7 = 2,55 años Año Ahorro ( ) ,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 Año Ahorro ( ) 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 Año Ahorro ( ) 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 86,7 A 5G16 30 X 86,7 221 =

22 Sección económica Hagamos los mismos números suponiendo que por el cable circula solamente el 10 % de su capacidad de carga (4,6 A) Intensidad (A) Imax para el conductor de 6 mm² en las condiciones de instalación definidas = 46 A 0,3 Imax = 13,8 A 0,1 Imax = 4,6 A 0 t 22

23 Sección económica La energía perdida a lo largo de 30 años ( h) para intensidad de 4,6 A con cada una de las secciones planteadas es la siguiente. E P = 3 x R. I². L. t/1000 [kw h] E P6 = 3 x 3,62 Ω/km x 4,6² A² x h x 0,05 km x 1/1000 kw/w = 3020 kwh E P10 = 3 x 2,07 Ω/km x 4,6² A² x h x 0,05 km x 1/1000 kw/w = 1727 kwh E P16 = 3 x 1,31 Ω/km x 4,6² A² x h x 0,05 km x 1/1000 kw/w = 1093 kwh 23

24 Sección económica Con tarifa eléctrica 0,15 /kwh y teniendo en cuenta los costes de las diferentes secciones de cable AFUMEX (AS) Sección (mm²) Coste energía perdida ( ) Ahorro coste energía ( ) Coste cable aprox. ( ) Δ coste cable ( ) Ahorro total ( ) (1) (2) (1) 5G G G (2) 24

25 Sección económica El ahorro es menor que en el caso anterior puesto que el gasto en cable es el mismo pero las pérdidas son menores al ir el cable cargado sólo al 10 % de la Imax. Por ello el ahorro en pérdidas es menor y el total ahorrado es menor que en el caso anterior al 30 % de la Imax. Sección (mm²) Ahorro total ( ) (1) (2) 5G6 5G10 5G Sección que reporta más beneficios aminorando las pérdidas energéticas y abaratando la factura eléctrica. 25

26 Sección económica Calculemos cuanto lo que ahorraríamos cada año en la factura. Sección (mm²) Coste energía perdida ( ) Ahorro coste energía ( ) 5G6 5G10 5G16 (1) /30 años = 6,47 /año 289 /30 años = 9,63 /año 26

27 Sección económica Con el cable de 5G10 y al 10 % de Imax tendremos el siguiente plan de ahorro Plazo de amortización 90/6,47 = 13,91 años Año Ahorro -90 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 Año Ahorro 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 Año Ahorro 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 6,47 A 5G10 30 X 6,47 90 =

28 Sección económica Instalando el cable de 5G16 tendremos el siguiente plan Plazo de amortización 221/9,63 = 22,95 años Año Ahorro ,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 Año Ahorro 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 Año Ahorro 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 9,63 A 5G16 30 X 9, = 68 28

29 3. Sección ecológica Presentation Title Subtitle or client s name XX Month Year 29

30 Sección ecológica Emisiones de CO 2 por kg de cable fabricado * Emisiones de CO 2 por kwh generado: 0,39 kg *LSOH = Low Smoke Zero Halogen (= baja emisión de humos y libre de halógenos) cable AS Afumex NOTA: fuente FACEL 30

31 Sección ecológica Sección (mm²) Peso tirada de 50 m empleada en la instalación (kg) Emisiones de CO 2 incrementada s por la fabricación del cable de sección superior a 6 mm² (kg) Emisiones de CO 2 ahorradas por emplear cable de mayor sección 0,3 Imax (kg) Emisiones de CO 2 ahorradas por emplear cable de mayor sección 0,1 Imax (kg) 5G G G16 49, Valores de emisiones por fabricación de cable más pesado que 5G6 muy inferiores a las ahorradas por menores pérdidas con secciones mayores (5G10 y 5G16). Las secciones superiores ocasionan ahorros económicos y ecológicos incluso con muy baja intensidad de corriente. 31

32 Sección ecológica Amortización ecológica del cable 5G10 a 0,3 Imax 4538 kg CO 2 / 30 años = 151,3 kg CO 2 / año Plazo de amortización ecológica 78/151,3 = 0,52 años Año Ahorro ecol ,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 Año Ahorro ecol 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 Año Ahorro ecol 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 151,3 Aecol 5G10 30 X 151,3 78 = 4461 kg CO 2 32

34 Sección ecológica Cable 5G10 30 años 0,3 Imax 0,52 años CO 2 Plazo de amortización ecológica 0,1 Imax 4,64 años CO 2 Presentation Title Subtitle or client s name XX Month Year 34

37 Sección ecológica Cable 5G16 30 años 0,3 Imax 0,81 años CO 2 Plazo de amortización ecológica 0,1 Imax 7,33 años CO 2 Presentation Title Subtitle or client s name XX Month Year 37

38 5. Conclusiones Presentation Title Subtitle or client s name XX Month Year 38

39 Conclusiones Emplear mayores secciones de conductor nos aportan una serie de beneficios interesantes:.- Ahorro económico.- Ahorro de emisiones de CO 2.- Mayor vida útil de la línea al ir más descargada.- Mejor respuesta a fenómenos transitorios.- Posibilidad de ampliación de potencia sin cambiar el cable.- Reducción de la caída de tensión 39

40 Conclusiones Reducción de la intensidad y reducción de la potencia perdida Reducción de I (%) Reducción de la potencia perdida en la línea (%) Reducción de la potencia perdida en la línea (%) Reducción de I (%) Presentation Title Subtitle or client s name XX Month Year 40

41 Conclusiones Desde Prysmian invitamos a que se reflexione sobre las secciones superiores a las exigidas técnicamente, se haga una estimación del patrón de consumo de sus líneas así como de la vida útil prevista para hacer cálculos y evidenciar los ahorros y ventajas de estas consideraciones para decidir en consecuencia. No olvidando, si procediera, los incrementos de costes por emplear mayores canalizaciones, protecciones de mayor calibre o también mayores ahorros por subidas de tarifas eléctricas. Haga cuentas y verá como los números son favorables. 41

42 Gracias Gracias por su atención