Aplicaciones diseñadas para reducir los costes Asociados a la energía en edificios terciarios

Comunicación presentada al III Congreso Edificios Inteligentes:

Autores

• Daniel Sánchez Gil, Sales Manager, eQualtiq
• Ángel Paiz Farré, Departamento de Sistemas, Comsa Corporación

Resumen

eQualtiq es un proveedor de software que ofrece una solución al aumento de los costes energéticos de explotación en edificios terciarios (principalmente hoteles y oficinas), proponiendo un conjunto de aplicaciones que operan dentro de la plataforma (DEXCell Energy Manager) de Software-as-a-Service (SaaS) ya existente, que automáticamente optimizan el consumo de energía en edificios terciarios de forma continua y en tiempo real, manteniendo el confort, la protección y la seguridad de los usuarios. De esta manera, se reducen tanto el consumo energético como el coste de la factura eléctrica, y por tanto el coste operación OPEX global.

Introducción

El objetivo del proyecto es mejorar la eficiencia energética y reducir el importe de las facturas de energía de la instalación. El proyecto considera hacer eficiencia sobre el consumo de energía relacionado con la climatización (HVAC). Después de una auditoría integral del edificio, se implementa el sistema eQualtiq para cumplir con dos objetivos:

• Redución del ratio energético, como consecuencia de una optimización en la conducción del sistema de HVAC.
• Redución del coste unitario de la energía.

El sistema eQualtiq recibe datos y controla el BMS (Building Management System) a través de la conexión OPC UA. Esto quiere decir que se necesita acceso directo a la lectura y escritura de datos en el BMS del edificio, controlado por una aplicación de terceros.

Solución

eQualtiq surge ofreciendo un conjunto de aplicaciones cuya implantación garantiza la reducción de los costes energéticos de explotación en edificios terciarios. La implantación de esta solución con compatibilidad multifabricante tiene también como objetivo minimizar el impacto sobre las instalaciones que ya se encuentran operativas y proporcionar una abundante información para la toma de futuras decisiones. Todo esto es posible gracias a la utilización de algoritmos inteligentes, técnicas Learning Machine y de ejecución de acciones de manera automática, que han permitido a eQualtiq garantizar la interoperabilidad entre las instalaciones existentes y la compatibilidad con el Smart Grid, proporcionando a sus clientes acceso al mercado de compra de energía y a programas de Demand Response.

Forecasts

FORECASTS es una app creada con el objetivo de mejorar la gestión energética en las instalaciones por medio de la elaboración de un modelo de comportamiento de consumo del edificio, basándose en el histórico de datos de uso energético y su correlación con el histórico de datos del tiempo (temperatura exterior). El Facility Manager puede consultar los resultados de manera diaria (5-10 min./día) y decidir si se requiere actuar al respecto. Un ejemplo sería ajustar la hora de puesta en marcha de un sistema HVAC en función de la previsión meteorológica.

Acts

ACTS surge como una herramienta para optimizar las prácticas relacionadas con el uso energético en las instalaciones. Mediante modelos de uso energético y temperaturas interiores, se simula de manera sistemática (cada noche) diferentes escenarios en función de la puesta en marcha/desconexión de los sistemas (HVAC) y de diferentes temperaturas interiores. Hecho esto, se escogen aquellos horarios que optimizan el uso de la energía garantizando el rango de confort establecido por el Facility Manager. Finalmente, se envían los horarios desde la nube al controlador del edificio que se encargará de gobernar el BMS de acuerdo con las previsiones.

Recommends

RECOMMENDS es una app posicionada como alternativa a ACTS cuando su implementación se descarta ya que la conexión con el BMS existente no es factible. Aun así, su objetivo también es optimizar las prácticas relacionadas con el uso energético en las instalaciones de una forma semiautomática.

El elemento diferencial respecto a ACTS es que los horarios se presentan mediante la interfaz web de la app de manera que el Building Operator los pueda visualizar e implementar en el BMS.

Procures

PROCURES es una app que se centra en asistir al Energy Purchaser por tal de optimizar la compra de energía. Esta asistencia se produce en dos aspectos, por una parte se optimiza la demanda contratada basándose en la curva del año anterior y calculando el óptimo, mostrando diferentes gráficos en función de la aversión al riesgo para que el Energy Purchaser escoja la más conveniente. Por otro lado, se gestionan los problemas con los Energy Retailers dado que la aplicación permite subir facturas y automáticamente se detectan algunos problemas.

Trades

TRADES es una aplicación de optimización de las prácticas de compra de energía centrada en el Energy Purchaser y el Facility Manager que es posible gracias a la función de Aggregator llevada a cabo por eQualtiq, de esta manera se permite el acceso al mercado mayorista a edificios con un consumo reducido. En este caso, el criterio de optimización no es reducir el uso de energía sino minimizar el coste energético en el mercado mayoritario del día anterior (day ahead). Una vez escogidos los horarios se envían al controlador energético para que los ejecute. Se pueden refinar aún más los horarios si se tiene en cuenta el mercado intra-diario (intra-day).

Rewards

REWARDS es una aplicación que está en espera de forma permanente para dar curso a una posible señal de necesidad de respuesta a la demanda (Demand Response) del DSO (Distribution System Operators) o BRP (Balance Responsible Party). Cada vez que llega este requisito, la aplicación es capaz de sobrescribir los horarios de actuación de ACTS y gobernar el BMS existente en el edificio por tal de gestionar la señal de respuesta a la demanda y generar flexibilidad adecuando la potencia. Cuando el evento ha acabado, se restablece el funcionamiento normal. El objetivo principal de esta aplicación es optimizar las prácticas de compra de energía porque, de hecho, se otorga una bonificación económica al cliente a cambio de la flexibilidad en potencia eléctrica disponible.

Proyecto

El edificio forma parte del moderno complejo arquitectónico ECOURBAN, diseñado con un sistema actualizado de control de la energía y se encuentra ubicado en Barcelona.

La institución está involucrada en numerosos proyectos de eficiencia energética. Durante este proyecto, el Facility Manager entiende el comportamiento de las instalaciones de climatización (HVAC) y experimenta una mejora en la eficiencia energética del edificio.

Datos principales:

• Tipo de uso: Edificio administrativo, oficinas.
• Año en que se construyó: 2007.
• Total de área bruta construida: 9.156 m2 (8.362 m2 con instalaciones de aire acondicionado).
• Ocupación: 500 personas, 5 días por semana; el edificio se cierra los fines de semana.

Sistema de energía:

• Contrato de suministro eléctrico: 521 kWe
• Consumo de energía (media anual):
  • Electricidad: 1.210.000 kWhe
  • Gas: 370.520 kWht (31.668 m3)
  • Total Elec. equivalente: 1.358.208 kWhee (COP[i] estim. 2,5 kWht/kWhe)
• Ratio de consumo de energía: 162 kWhee/a·m2

Sistema HVAC:

• Producción de calor: Dos calderas de condensación de gas, 417 kWt cada una.
• Producción de frío: Dos refrigeradores, de aire condensado, 462 kWe cada uno.
• Aire fresco primario para las zonas ocupadas permanentemente: Dos A.H.U. (Air Handling Unit) (CL1, CL2): 154 kWt (calentamiento) y 206 kWt (enfriamiento)
  • Equipos terminales:
    • Dos AHU (CL3, CL4): 72 kWt (calentamiento) y 101 kWt (enfriamiento)
    • 83 Ventiloconvectores para oficinas abiertas y con separadores: 8-15 kWt (calentamiento) y 10-20 kWt (enfriamiento)

Building Management System:

• SAUTER Nova-Pro Open 4.2
  • Instalado en el año 2007
  • Compatible con OPC UA

Metodología

En primer lugar, se llevó a cabo una auditoría técnica del edifico. Se centró principalmente en los elementos existentes de la climatización (HVAC) y el sistema BMS, pero también se tuvieron en cuenta otros equipamientos. Después se decidieron los equipamientos adicionales necesarios para el proyecto.

Más tarde, se dividió el edificio en tres zonas de control y veinte zonas térmicas para asignar diferentes puntos de ajuste de temperatura en ACTS. En la figura siguiente se muestra un diagrama esquemático sobre las zonas de control y zonas térmicas del edificio.

El sistema eQualtiq que se instaló fue el siguiente:

• Software: ACTS, PROCURES
• Hardware: eQualtiq Energy Controller
• Medidores de calor y bus de campo 7 KAMSTRUP Multical 602
• Sensores térmicos

Una vez finalizada la instalación, se puso en marcha eQualtiq ACTS, operando las instalaciones de climatización (HVAC) y estableciendo las temperaturas en las zonas térmicas de manera automática. Todo esto se hizo teniendo en cuenta las condiciones climatológicas exteriores, la inercia térmica del edificio y las horas de trabajo, con el objetivo de minimizar el consumo de energía manteniendo el confort.

Se escogió el servicio de una estación meteorológica en los alrededores (IBARCELO253) para proporcionar al sistema eQualtiq datos en tiempo real sobre las condiciones meteorológicas previstas. El resto de información necesaria se obtuvo de contadores, sensores, etc. Mediante el software Nova-Pro Open Building Management de SAUTER, el software de gestión energética de Circutor y DEXMA.

Resultados

En lo referente a los resultados obtenidos con esta prueba piloto, cabe mencionar que la prueba de pilotaje está formada por varias etapas que comprenden diferentes estaciones del año. Es por esta razón que aún no se pueden exponer los resultados al completo. Dicho esto, hasta la fecha se ha podido observar una parte de los resultados muy similares a las simulaciones llevadas a cabo, cosa que hace entrever un futuro muy favorable para eQualtiq.

Debido a la regularización actual del mercado español, las aplicaciones TRADES y REWARDS no se pueden utilizar en España. En cambio, en países como Bélgica, debido a la desregularización del mercado, sí que se pueden aplicar. Aun así, se prevé que conforme cambie la regulación a lo largo de los años, el mercado se irá desregularizando y cada vez se podrá hacer uso de estas aplicaciones en más países.

Respecto al resto de aplicaciones, consideramos que eQualtiq ha logrado el objetivo de diseñar una serie de herramientas que garantizan un ahorro en los costes de explotación de manera significativa asegurando tanto la seguridad como el confort de los usuarios.

Conclusiones

Hoy en día, la energía es la 2ª o 3ª partida más grande de los costes de explotación en edificios terciarios como por ejemplo oficinas y hoteles, al mismo tiempo, el recibo de la energía aumenta cada año un 4%-5% hecho que contribuye a que año tras año estos costes se vean aumentados.

Por un lado, la naturaleza intangible de la energía y la complejidad del modelo energético dificulta a los Facility Managers, propietarios y operadores optimizar el coste y el uso de la energía. Por otro lado, su esfuerzo en maximizar los ahorros a la vez que se intenta minimizar la dotación de personal mediante tecnologías “activas” de eficiencia energética.

Actualmente se ha instalado eQualtiq en diversas pruebas piloto recogiendo datos y observando unos ahorros en algunos casos de hasta el 25% del coste de la energía de un edificio, mejorando de esta manera la problemática actual en el entorno de la eficiencia energética y sus costes asociados.