Eficiencia Energética en Chile

Transcripción

1 Eficiencia Energética en Chile Estudio Nº 1 Levantamiento y Diagnóstico Energético Edificio Ministerio Bienes Nacionales Avenida Libertador Bernardo O Higgins 720 Santiago Preparado por 7 de febrero de 2008

2 Índice 1 Introducción. 1 2 Objetivos. 1 3 Metodología. 2 4 Características del Edificio Descripción General Datos Operativos. 3 5 Uso de Energía en el Edificio Consumo de Energía Eléctrica Otros Energéticos Diagnóstico. 13 Índice de Gráficos Gráfico 1: Consumo Eléctrico de Empalme Gráfico 2: Demandas Máximas Facturadas de Empalme Gráfico 3: Cuentas Eléctricas de Empalme Gráfico 4: Distribución de Potencia Instalada en el Edificio. 11 Gráfico 5: Distribución del Consumo de Energía en el Edificio. 12 Índice de Tablas Tabla 1: Horario Flexible del Ministerio de Bienes Nacionales. 3 Tabla 2: Facturación Eléctrica Empalme Tabla 3: Equipos de Climatización. 6 Tabla 4: Equipos de Iluminación Instalados. 8 Tabla 5: Consumo de Equipos de Oficina. 9 Tabla 6: Potencia Instalada de Estufas Eléctricas. 9 Tabla 7: Equipos Instalados en las Cocinas. 10 Tabla 8: Potencia Instalada en el Edificio. 11 ii

3 1 Introducción. El Programa País Eficiencia Energética (PPEE) con el objeto de incrementar la eficiencia energética en los organismos estatales, decidió llevar a cabo con la empresa TBE Chile, una auditoria energética en siete edificios públicos con el fin de identificar las oportunidades de ahorro y mejoras de la eficiencia energética. Para este efecto, el PPEE y la DIPRES en el marco del Programa de Gestión de la Edificación Pública, han firmado un convenio de desempeño, el cual establece la necesidad de implementar un programa masivo de gestión energética en edificios públicos. Este primer informe emitido por TBE Chile, corresponde al edificio del Ministerio de Bienes Nacionales, ubicado en Avenida Libertador Bernardo O Higgins 720, Santiago. 2 Objetivos. General: A través de una auditoria energética y la información entregada por los coordinadores designados para esta actividad, se pretende identificar en los edificios públicos, las oportunidades para mejorar la eficiencia y el ahorro en el uso de la energía respecto de todos los componentes consumidores de energía, como lo son: la climatización, calefacción, iluminación, sistemas de bombeo, ascensores, entre otros; y una vez identificadas las oportunidades, implementar primero aquellas de más alta rentabilidad. Específico: El objetivo de este primer informe, busca identificar los tipos de energía que se consumen en el edificio del Ministerio de Bienes Nacionales, levantar un catastro de las instalaciones relacionadas con el gasto energético y finalmente emitir un diagnóstico que permita priorizar las actividades de evaluación futuras que permitan materializar los proyectos. 1

4 3 Metodología. Para realizar el estudio, se visitó las diversas dependencias del edificio y se solicitó información de datos (catastros, planos, facturas, etc.) y se entrevistó al coordinador designado para esta actividad. Con la información disponible, tomando en cuenta la importancia de los consumos se organiza la información y en base a ella, se realiza un diagnóstico energético para indicar donde están las mejores oportunidades de ahorro. Para el caso particular del Ministerio de Bienes Nacionales, las reuniones de coordinación y comunicación posteriores, se realizaron con el Sr. Rolando Caicedo, Profesional de Servicios Generales. 4 Características del Edificio. 4.1 Descripción General. Se trata de un edificio construido en concreto armado, muy sólido, con muros de 30 cm. o más de espesor. Tiene 8 niveles en total, que contemplan 2 subterráneos, y 6 pisos de oficinas. La planta tipo del edificio es de aproximadamente 500 m 2 y una superficie total aproximada de m 2. Fue construido en 1947, y no se han hecho modificaciones estructurales importantes desde esa época pero con el tiempo, ha habido reasignación de oficinas, modificando así las plantas con material ligero de madera. En 2007, se hizo una remodelación en el octavo piso que consistió en la construcción de una sala de reuniones. Los ventanales son de fierro y también los hay de aluminio; todos con doble vidrio para aumentar la aislación térmica. Sólo en el octavo piso, se observan ventanas de aluminio con vidrio simple. Hasta el año 2000, el edificio disponía de un sistema de aire acondicionado centralizado en el primer y segundo piso, sin embargo, se dejó de utilizar debido a su mal funcionamiento. Actualmente se utiliza mayormente equipos individuales de ventana o split. Sin embargo, por su orientación norte, recibe bastante calor en meses de verano y se requiere de bastante energía para disminuir la temperatura. Lo contrario sucede en invierno, que con menos energía podría mantenerse temperado. Para baños, el edificio posee un sistema de ventilación por extractores individuales colocados en cada baño y conectados a un shaft principal. En relación con la prevención de incendios, el año 2007 se instaló una red seca en todos los pisos del edificio, y además, cuentan con salida de emergencia. 2

5 El edificio tiene un termo eléctrico en el octavo piso que proporciona agua caliente solo en lavaplatos de las cocinas. 4.2 Datos Operativos. El edificio es propiedad del Ministerio de Bienes Nacionales, en él trabajan aproximadamente 250 personas en los siguientes horarios flexibles: Tabla 1: Horario Flexible del Ministerio de Bienes Nacionales. Ingreso-Salida Ingreso-Salida Ingreso-Salida Ingreso-Salida Lunes 08:00-17:00 08:30-17:30 09:00-18:00 09:30-18:30 Martes 08:00-17:00 08:30-17:30 09:00-18:00 09:30-18:30 Miércoles 08:00-17:00 08:30-17:30 09:00-18:00 09:30-18:30 Jueves 08:00-17:00 08:30-17:30 09:00-18:00 09:30-18:30 Viernes 08:00-16:00 08:30-16:30 09:00-17:00 09:30-17:30 Cerca del 70% del personal trabaja en el horario de 9:00 a 18:00 hrs. Después de las 18:00 hrs. trabajan alrededor de 15 personas. Adicionalmente, personal de aseo realiza su trabajo de 18:00 a 21:30 hrs. 5 Uso de Energía en el Edificio. El edificio utiliza energía eléctrica fundamentalmente para iluminación, aire acondicionado, calefacción informática y ascensores. Para calefacción además de los equipos de aire acondicionado y estufas eléctricas también se utilizan estufas rodantes a gas licuado. No existe un contrato de asesoría en materia energética. 5.1 Consumo de Energía Eléctrica Suministro de Energía Eléctrica. El edificio opera fundamentalmente con energía eléctrica y se abastece de un empalme subterráneo trifásico de 220 Amp. y de 300 kw de potencia conectada. El edificio está alambrado de manera que cada piso tiene tres alimentadores independientes: uno para computación, uno para alumbrado y uno para enchufes. 3

6 La tarifa contratada por el Ministerio de Bienes Nacionales es la AT 4.3, que considera cobro por energía consumida, cobro por demanda máxima a cualquier hora del día (o fuera de punta), y cobro por demanda máxima registrada en horario de punta (de 18 hrs. a 22 hrs. para 2008) en los meses de abril a septiembre. El edificio cuenta con transformador para entregar la energía en baja tensión. Medidores de Energía Instalados. No hay co-alimentación proveniente de edificios cercanos. El consumo de energía eléctrica es el ítem de facturación más relevante en el edificio. La Tabla 2, muestra el resumen de la facturación para 12 meses en el empalme de tarifa AT 4.3, para el periodo de octubre de 2006 a septiembre de Se detallan los consumos mensuales de energía y demandas registradas: Tabla 2: Facturación Eléctrica Empalme Periodo de Consumo Dda Max Dda Max Mal Total cuenta Lectura kwh Sumin. HP fact. FP consumo Desde Hasta Fact. kw kw % ($) (c/iva) 17/10/ /11/ ,5 101,5 1% $ /11/ /12/ ,5 101,5 2% $ /12/ /01/ ,0 101,5 2% $ /01/ /02/ ,0 101,5 2% $ /02/ /03/ ,0 101,5 4% $ /03/ /04/ ,0 101,5 4% $ /04/ /05/ ,0 96,9 3% $ /05/ /06/ ,5 109,0 0% $ /06/ /07/ ,0 118,0 0% $ /07/ /08/ ,5 128,0 1% $ /08/ /09/ ,5 104,0 3% $ /09/ /10/ ,5 107,8 3% $ El consumo total de energía durante un año es kwh, registrándose el mayor consumo de energía eléctrica en los meses de invierno. Además, se observa que existe un pago por concepto de mal factor de potencia: 4

7 Gráfico 1: Consumo Eléctrico de Empalme Consumo (kwh) % 2% 2% 2% 4% 4% 3% 0% 0% 1% 3% nov 2006 dic 2006 ene 2007 feb 2007 mar 2007 abr 2007 may 2007 jun 2007 jul 2007 ago 2007 sep 2007 Consumo kwh Mal FP % oct % La demanda máxima ha ido aumentando en los últimos meses como se aprecia en el gráfico 2. Gráfico 2: Demandas Máximas Facturadas de Empalme ,0 200,0 Demanda (kw) 150,0 100,0 50,0 0,0 nov 2006 dic 2006 ene 2007 feb 2007 mar 2007 Dda Max Sumin. Fact. kw abr 2007 may 2007 jun 2007 jul 2007 ago 2007 sep 2007 oct 2007 Dda Max HP fact. kw Por último, el costo total de 12 meses por concepto de energía eléctrica es igual a $

8 Gráfico 3: Cuentas Eléctricas de Empalme Monto ($) $ $ $ $ $ $ $ $ $ 0 Total cuenta consumo ($) (c/iva) Distribución de los Consumos Eléctricos por Tipo de Aplicación. 1. Equipos de Climatización. En total se contabilizaron 121 equipos de aire acondicionado los cuales están ubicados en las ventanas exteriores del edificio, y 12 equipos tipo split distribuidos en el interior del edificio principalmente en salones de reunión. El sistema completo está compuesto por muchos equipos de aire acondicionado y de variados tamaños según necesidad, siendo responsable de un 61% de la potencia total instalada. La cantidad de los equipos instalados es la siguiente: Tabla 3: Equipos de Climatización. Tipo Cantidad equipos Total (BTU) Total kw Ventana Split muro Split piso cielo Totales

9 Se estima que el consumo anual de equipos de aire acondicionado es kwh/año 1, lo cual incluye el consumo de los mismos equipos en modo de calefacción. En la imagen 1 se observa la distribución de los equipos en las ventas del edificio. Imagen 1: Vista del Edificio. 2. Iluminación. Como es usual en edificios de oficina, en el Ministerio de Bienes Nacionales se utilizan tubos fluorescentes en la iluminación, sin embargo, se utilizan también sistemas de iluminación halógena, incandescente y fluorescente compacta (lámparas de ahorro). La información reportada y procesada permite afirmar que el edificio demanda por concepto de iluminación del orden de 59 kw de potencia que equivale al 12% de la potencia instalada en el edificio. El equipamiento de luminarias del edificio se resume en la Tabla 4: 1 Cálculo consumo aire acondicionado: 50 semanas x 5 días x 4 horas x 218 kw. 7

10 Tabla 4: Equipos de Iluminación Instalados. Fluorescentes Dicroicos Fluorescente PL Halogena Incandescente Piso 40 Watts 36 Watts 20 Watts 50 Watts 26 Watts 150 Waatts 60 Watts Total unidades Total W x tipo Potencia luminosa total aplicada a edificio del Ministerio de Bienes La red de iluminación no tiene elementos de control, tales como dimmers, sensores, interruptores temporizados, celdas fotoeléctricas, u otras. Y se estima que el consumo anual por concepto de iluminación es aproximadamente kwh Computadores Personales. De acuerdo a lo informado, en el edificio trabajan 250 personas y según los reportes existiría una cantidad total de 211 computadores en funcionamiento. Luego, la potencia total instalada en PCs es de 31,65 kw 3. Si se considera que estos computadores están encendidos durante 7 horas al día, cinco días a la semana y 50 semanas al año, se tiene que el consumo de energía anual por el uso de computadores alcanza a un total kwh. y aporta un 7% de la potencia instalada en el edificio. 4. Equipos de Informática. Como la Tabla 5 lo indica, el consumo asociado a los sistemas informáticos está compuesto por servidores de computación, impresoras, fotocopiadoras, entre otros, siendo responsables de alrededor del 4 % de la potencia eléctrica instalada en el edificio, aportando un kwh/año 4. 2 Cálculo consumo iluminación: 50 semanas x 5 días x 8 horas x 59 kw. 3 Consumo de referencia 150 W por PC (CPU y pantalla). 4 Cálculo consumo iluminación: 50 semanas x 5 días x 2 horas x 19 kw. 8

11 Tabla 5: Consumo de Equipos de Oficina. Otros Equipos Cantidad Total Potencia kw Impresoras 52 1,04 Fotocopiadoras 7 7,7 Multifuncional 9 2,07 Scaner 2 0,034 Máquinas de fax 19 0,304 Servidores 16 8 Potencia total kwh al año Calefacción. El edificio tiene variados métodos de calefacción para meses de invierno. Por una parte, utiliza los equipos individuales de aire acondicionado, los cuales demandan una gran cantidad de energía (ya incluida en estimación de consumo en punto 1). Además, existe una suma importante de calefactores eléctricos, donde el control sobre el uso es discrecional. Finalmente, en algunas zonas se utilizan estufas rodantes de gas licuado. En total se contabilizaron 10 estufas eléctricas y 3 estufas a gas por piso. En la tabla 6, se muestra la potencia instalada total de los calefactores eléctricos. Tabla 6: Potencia Instalada de Estufas Eléctricas.. Tipo Cantidad Total Total kw calefactor 1000W Potencia total instalada 80 Estos calefactores eléctricos, se estima que consumen durante el año kwh Equipamiento de Cocina. El Ministerio de Bienes Nacionales no cuenta con servicio de casino, y para suplir esto, existe una pequeña cocina por piso equipada con los elementos mínimos para que el personal pueda prepararse alimentos rápidamente. Además, en el piso 8, existe un termo eléctrico de 250 litros y 3 kw de potencia que se utiliza en 5 Cálculo consumo calefactores eléctricos (5 meses, de mediados de abril a mediados de septiembre): 20 semanas x 5 días x 2.5 horas x 80 kw. 9

12 el lavaplatos. En total, la potencia instalada producto del equipamiento de cocina es de 32.6 kw., y se presenta en la Tabla 7: Tabla 7: Equipos Instalados en las Cocinas. Equipo Cantidad Potencia kw Microondas 8 12 Hervidor 8 16 Refrigerador Termo Eléctrico 1 3 Potencia total anual 32.6 El consumo estimado para los equipos de cocina se estima que es kwh 6 anual. 7. Fuerza y Otros. Ascensores. Existen dos ascensores antiguos, que fueron instalados al momento de la construcción del edificio. Son ascensores de 16 kw de potencia, de marca desconocida y han sido sometidos a varias refacciones. En 1995, se modernizó toda la parte motriz del sistema, y en 2004 se actualizó su sistema de control. En total se estima que tienen un consumo anual de kwh 7. Agua Potable. El edificio está conectado a la red de agua potable de la ciudad, y el agua se va almacenando en un estanque subterráneo de litros. Luego por medio de bombas, el agua es impulsada a dos estanques, de litros respectivamente, ubicados en la azotea del edificio. En seguida, por gravedad, el agua baja a los pisos inferiores según los requerimientos de las instalaciones. El sistema de bombeo utiliza dos bombas, una para cada estanque, que trabajan constantemente y operan según un sistema de control de nivel de los estanques de la azotea. Cada bomba tiene una potencia de 3,68kW., y anualmente se estima que consumen kwh 8. Aguas Servidas. Las aguas servidas se descargan directo al sistema de alcantarillado de la ciudad. 6 Cálculo consumo equipos de baño y cocina: 50 semanas x 5 días x 1 hora x 32.6 kw. 7 Cálculo consumo ascensores: 50 semanas x 5 días x 3 hora x 16 kw. 8 Cálculo consumo bombas: 50 semanas x 5 días x 3 hora x 7.4 kw. 10

13 A continuación, podemos decir que la distribución funcional de la potencia instalada está dada según lo que muestra la Tabla 8: Tabla 8: Potencia Instalada en el Edificio. Funcionalidad Potencia kw Ascensores 32 Climatización 298 Iluminación 59 Computadores 31,7 Equipos de informática 19 Bombas 7,4 Equipos de cocina. 32,6 Potencia total instalada (kw) 479,5 En resumen la distribución de Potencia instalada se muestra en el gráfico siguiente: Gráfico 4: Distribución de Potencia Instalada en el Edificio. Computadores 7% Equipos de informática 4% Bombas 2% Equipos de cocina. 7% Ascensores 7% Iluminación 12% Climatización 61% Fuente: Elaboración propia 11

14 Adicionalmente, sumando el consumo estimado para cada uno de los equipos consumidores de energía, se obtiene que el consumo total anual estimado es de kwh y se distribuye según se muestra en el gráfico 5 (un resultado muy similar a la facturación de 12 meses real). Gráfico 5: Distribución del Consumo de Energía en el Edificio. Computatador es 11% Equipos de informática 12% Equipos de cocina. 3% Ascensores y bombas 9% Climatización 46% Iluminación 19% Fuente: Elaboración propia 5.2 Otros Energéticos. El edificio presenta consumos menores de otros energéticos. Es así como el gas natural es utilizado en cada cocina de los pisos, para abastecer una cocina. La cuenta que se paga mensualmente es por un consumo de 19 m 3, por el que se paga aproximadamente $12.000/mes. El uso de la cocina es 1 a 2 horas diarias de lunes a viernes. Fuera de su horario operacional, todos los consumos se apagan, con excepción de los refrigeradores. Adicionalmente, se utiliza gas licuado para abastecer 24 estufas rodantes. En total, se estima que se consumen 18 cilindros de 15 kg y 18 cilindros de 11 kg por año, lo que significa un total de 36 cilindros, lo que equivale a $ anual aproximadamente. 12

15 6 Diagnóstico. Las oportunidades de ahorro energético surgen en varios ámbitos. Primero, considerando que la tarifa contratada por el Ministerio de Bienes Nacionales es la AT4.3, es fundamental que las medidas de ahorro vayan orientadas bajar los niveles de consumo después de las 18:00 hrs. donde se paga un precio mayor por demanda registrada. En 2007, la demanda promedio facturada en hora punta fue de 106,1 kw lo que anualmente significó un gasto de $ aproximadamente. Las medidas de ahorro blando, son medidas sin inversiones de consideración, y considera los siguientes conceptos: Nuevos Proyectos. Dado que la mejor opción económica para ser eficientes en el gasto energético se presenta en los proyectos y al momento de materializar las compras, es necesario que el MINSAL incluya en su gestión una política de compras y ejecución de proyectos, que siempre considere dos caminos de evaluación: el primero considerando las inversiones según valores iniciales, como lo ha hecho siempre la ingeniería de proyectos; y el segundo camino, considerando una evaluación de inversión inicial y costos durante la vida útil de la inversión, de manera que se considere el consumo de energía como factor de evaluación Capacitación del Personal. Dado que el factor de mayor incidencia en un edificio de oficinas es el ahorro más que la eficiencia, es necesario capacitar a los empleados, para que cambien su comportamiento frente al uso de la energía, así se producirán los cambios que conduzcan al ahorro y se generarán los aportes creativos de ellos que con el respaldo de la Administración, puedan concretarse en mini proyectos de ahorro energético. Esta capacitación debe crear además, el clima positivo adecuado para que una participación efectiva sea sostenida en el tiempo. Hervidores Eléctricos. Por otra parte, los hervidores de agua usados en forma discrecional por los empleados, implica una carga en kw no controlada. Esta práctica debe ser regulada por la administración del Ministerio a objeto de garantizar la ausencia de sobrecargas no deseadas. 13

16 El ahorro duro, implica hacer inversiones, que ordenadas de menor a mayor magnitud, serían: Iluminación. Existen alrededor de 470 tubos fluorescentes de 40 Watts, que pueden ser reemplazados por tubos de 36 Watts y de la misma intensidad lumínica, en la medida que se reemplacen los tubos quemados. Por otra parte, también pueden lograrse ahorros implementando políticas que eviten el uso de lámparas halógenas, dicroicas e incandescentes; y por otro lado fomenten el uso de iluminación de alta eficiencia como los fluorescentes y LED. Con lo que lograrían bajar el consumo de energía en aproximadamente $ anuales. Corrección de Mal Factor de Potencia. Sin entrar en materia técnica eléctrica podemos explicar el mal factor de potencia (o potencia reactiva) como un efecto negativo que el cliente produce en la red eléctrica producto de su operación, podemos decir que con nuestros equipos hacemos mal uso de la energía suministrada por la Compañía Eléctrica. Para compensar el efecto negativo la ley contempla que las empresas eléctricas pueden cobrar una multa a aquellos clientes que presenten este efecto. La forma de evitar esta multa es simple, se deben instalar unos equipos llamados condensadores, los cuales eliminan el efecto negativo sobre la red y por lo tanto se elimina la multa por parte de Chilectra. Adicionalmente los condensadores traen otros beneficios asociados que se traducen en pequeños ahorros de energía. Como todos los equipos, los condensadores tienen una vida útil, por lo cual muchas veces puede ocurrir que los condensadores ya no estén prestando su función. El edificio de Bienes Nacionales tiene un bajo factor de potencia en su empalme, para lo cual se recomienda instalar un banco de condensadores. Esto permitirá eliminar la multa anual de aproximadamente $ , además de disminuir la intensidad de corriente, hacer que haya una menor caída de tensión en los conductores de alimentación, mayor potencia absorbida, disminución de las pérdidas en kwh y mejor rendimiento de los transformadores. Bombas de Agua. Una medida muy simple de implementar, sería dejar de cargar los estanques de 3000 y 6000 litros en horario punta entre las 18 hrs y 22 hrs, y volver a cargarlo una vez finalizado este horario. Con esto, podría contribuirse fuertemente en la reducción de demandas máximas en el edificio. 14

17 Aire Acondicionado. Hay 133 equipos de aire acondicionado de distintos tamaños. El ahorro, a priori, no es posible mensurarlo, pero se debe tener en consideración que los equipos actuales son operados por los usuarios, los que posiblemente sean más exigentes que los estándares normales y produzcan altos niveles de ineficiencia. Aparte el concepto de climatización aporta el 61% de los consumos energéticos, y considerando que el edificio no tiene un sistema de ventilación en oficinas, es conveniente evaluar la posibilidad de instalar un equipo centralizado de clima, que permitiría solucionar este problema y que puede ser factor de mejora en el rendimiento de los usuarios que laboran en el edificio. 15