Seam4uS: Sustainable Energy Management for Underground Stations

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Javier Ponce Castro
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Seam4uS: Sustainable Energy Management for Underground Stations Dr. Miquel Casals Casanova Ingeniería de la Construcción - UPC II Foro Internacional Ferroviario 20 Noviembre 2013 Barcelona 1.

1 Seam4uS: Sustainable Energy Management for Underground Stations Dr. Miquel Casals Casanova Ingeniería de la Construcción - UPC II Foro Internacional Ferroviario 20 Noviembre 2013 Barcelona 1. Contexto En esta conferencia: i. La red de metro de Barcelona ii. El problema Consumo eléctrico en estaciones 2. El proyecto Seam4Us Prueba piloto en Barcelona 3. Las propuestas del Seam4Us 4. Conclusiones 1

2 TMB CONTEXTO La red de Metro de Barcelona Red de metro en Barcelona 2

Red de estaciones en el Metro de Barcelona Mayor operador de

automáticas Estaciones Millones pasajeros/año Consumo

energía eléctrica se gastan anualmente en energía eléctrica

3 Red de estaciones en el Metro de Barcelona Mayor operador de transporte público de BCN Líneas convencionales Líneas automáticas Estaciones Millones pasajeros/año Consumo energético del coste global de la operación de Metro es energía eléctrica se gastan anualmente en energía eléctrica en la red de metro de Barcelona de los cuales corresponden al consumo en estaciones 3

4 Consumo energético Previsión en % del incremento de los precios de la energía Consumo energético PUEDE SER OPTIMIZADO 4

5 EL PROYECTO SEAM4US El consorcio Ejemplo perfecto de PPP Public-Private Partnership + + Mejor resultado posible: tecnología innovadora, testeada en entornos reales, lista para el mercado 5

6 El consorcio Grandes actores industriales Universidades PYMEs El consorcio Institutos de I+D+i 6

7 Un proyecto de investigación Europeo Cómo lograr una reducción de entre el 10% i el 20% del consumo eléctrico en una estación de metro? Seam4Us Collaborative Project EU Seventh Framework Programme Funded 3 Years (October ) Consumo en las estaciones Cuáles son las principales fuentes de consumo y qué podemos hacer para reducir su demanda? Necesidad de una estación que sirva como prueba piloto 7

8 El piloto Se escoge la estación de Paseo de Gracia (L3) para estudiar la situación actual e implementar una prueba piloto del Sistema desarrollado Características 8

Características Equipos principales - Escaleras mecánicas - Ascensores - 700+ Lámparas fluorescentes - 2 ventiladores - Paneles

9 Características Equipos principales - Escaleras mecánicas - Ascensores Lámparas fluorescentes - 2 ventiladores - Paneles publicitarios iluminados Características Escaleras y ascensores 7% Air conditioning 4% Ventilación 14% Iluminación 38% Publicidad 14% Small power 23% 9

10 La solución PROPUESTAS DEL SEAM4US Objetivo del proyecto 10% of energy savings 1400 hogares Aprox /estación 0.75 to 1.5 M en BCN 1 M de ahorro anual Exportable 4400 estaciones en Europa 10

Cómo? El enfoque Seam4Us Sistemas (comunes en todas las estaciones)

Ventilación Acciones (innovación no invasiva) 1. Monitorización 2.

Control Sistemas de monitorización Cómo monitorizamos la estación?

11 Cómo? El enfoque Seam4Us Sistemas (comunes en todas las estaciones) 1. Escaleras mecánicas 2. Iluminación 3. Ventilación Acciones (innovación no invasiva) 1. Monitorización 2. Optimización 3. Control Sistemas de monitorización Cómo monitorizamos la estación? Más de 100 pinzas amperimétricas en los circuitos clave 15 Smart Meters Medidores inteligentes de electricidad Conexión inalámbrica en tiempo real 11

12 Sistemas de monitorización Cómo monitorizamos la estación? Sensores ambientales de temperatura, presión, humedad, contaminación, etc. repartidos por toda la estación Nodos inalámbricos transmitiendo en tiempo real Conexión con servicios de previsión meteorológica Sistemas de monitorización Cómo monitorizamos la estación? Reconocimiento avanzado de imagen Validación de billetes en las estaciones 12

13 Sistemas de monitorización Cómo monitorizamos la estación? + + Conocimiento global que permite implementar sistemas inteligentes de gestión, interactuando directamente con los sistemas sin la intervención humana Red de sensores ambientales 13

14 Red de sensores ambientales Monitorización del flujo de usuarios Uso de la información para crear un modelo de usuarios predictivo 14

15 Se gestiona a través de los ventiladores de la estación Actualmente el control es simple, basado en un horario establecido (ON/OFF) Se gestiona a través de los ventiladores de la estación Uso del sistema de monitorización del entorno para Crear un modelo predictivo del comportamiento de la estación 15

16 Modelo de flujo de aire A nivel de calle Modelo de flujo de aire A nivel interior 16

15000 12500 PElSF1_p01 Energy Consumption of

17 Modelo de flujo de aire Gran detalle Validación del modelo de consumo energético PElSF1_p01 Energy Consumption of the Station Fan at t+1 [W] BN Dymola 0 17

18 Validación del modelo de flujo de aire ACOPL3_p01 Air Change Rate in the Platform at t+1 [m 3 /s] BN Dymola Validación de los modelos de temperatura Measures: Out_Temp Measures: PL3_AvgTemp Simulation: Out_Temp Simulation: PL3_Temp 10 11:00:00 12:22:20 13:44:40 15:07:00 16:29:20 17:51:40 19:14:00 20:36:20 21:58:40 23:21:00 0:43:20 2:05:40 3:28:00 4:50:20 6:12:40 7:35:00 8:57:20 10:19:40 11:42:00 13:04:20 14:26:40 15:49:00 17:11:20 18:33:40 19:56:00 21:18:20 22:40:40 0:03:00 1:25:20 2:47:40 4:10:00 5:32:20 6:54:40 8:17:00 9:39:20 11:01:40 12:24:00 13:46:20 15:08:40 16:31:00 17:53:20 19:15:40 20:38:00 22:00:20 23:22:40 0:45:00 2:07:20 3:29:40 4:52:00 6:14:20 7:36:40 8:59:00 10:21:20 11:43:40 13:06:00 14:28:20 15:50:40 17:13:00 18:35:20 19:57:40 21:20:00 22:42:20 0:04:40 1:27:00 2:49:20 4:11:40 5:34:00 6:56:20 8:18:40 9:41:00 11:03:20 12:25:40 13:48:00 15:10:20 16:32:40 18

19 Se gestiona a través de los ventiladores de la estación Optimizar el uso de los ventiladores aprovechando el movimiento de aire exterior i de los trenes, y el conocimiento del estado de la estación en tiempo real Mayor consumidor de energía de la estación Actualmente se controla (ON/OFF) manualmente mediante protocolo horario Utilización del modelo de ocupación de pasajeros para modular inteligentemente la intensidad lumínica 19

20 Simulación de consumo según el control de iluminación T8_Baseline T8_Control_CP1 Maximize Saving T8_Control_CP0 Normal OFF ON Actualmente equipan sistemas de control local (2 velocidades) Utilización del modelo de ocupación de pasajeros para modular inteligentemente la velocidad de las escaleras 20

21 Web-based interface CONCLUSIONES 21

Ahorro previsto Baseline (Energy Audit) CP0: Normal CP1: Saving CP2: Comfort Load categories Annual consumption (MWh) Share

Saving Percentage Lighting 239.91 40.0% 187.61 21.8% 145.39 39.4% 203.93 15.0% Ventilation 75.81 12.6% 50.72 33.1% 46.93 38.

06 58.84% 273.24 22.61% 227.23 35.64% 287.51 18.57% 128.72 21.5% Out of scope equipment Total Energy 118.25 19.7% 600.

22 Ahorro previsto Baseline (Energy Audit) CP0: Normal CP1: Saving CP2: Comfort Load categories Annual consumption (MWh) Share percentage Annual consumption (MWh) Saving Percentage Annual consumption (MWh) Saving Percentage Annual consumption (MWh) Saving Percentage Lighting % % % % Ventilation % % % % Escalators % % % % Controlled Energy Demand Driven controllable equipment % % % % % Out of scope equipment Total Energy % % % % % Escalabilidad del sistema A mayor número de estaciones, mejor rentabilidad del sistema 22

23 Situación en Octubre 2014 En Octubre 2014 el proyecto contará con: Un piloto totalmente funcional en la estación de Paseo de Gracia. El sistema completo, probado e instalado en el Centro de Control de Metro. Personal de Metro formado en la herramienta. Sistema funcionando durante un año, resultados contrastables. Un showcase del producto final. Más información disponible en seam4us.eu GRACIAS POR SU ATENCIÓN Dr. Miquel Casals miquel.casals@upc.edu 23

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