Comunicación presentada al II Congreso Edificios Inteligentes:
Autores
- Laura Pelegrín, Responsable de Comunicaciones, CYSNERGY, S.L.
- Javier Arroyo, Responsable Comercial, CYSNERGY, S.L.
- Alejandro Valdés, Responsable de Finanzas, CYSNERGY, S.L.
Resumen
En esta Comunicación se tratan sistemas hardware-software que permiten la monitorización y medida en cualquier punto del cableado eléctrico para poder registrar las variables que influyen en la mejora de la eficiencia energética eléctrica. Esta tecnología, como no puede ser de otra manera, deberá disponer de un sistema en cloud que proporcione datos exactos (y no estimados) en tiempo real del consumo energético. Esta técnica de poder medir más allá de en los cuadros generales de distribución y subcuadros, nos facilita la información y toma de decisiones al conocer el estado actual de las instalaciones y sus costes. Actualmente ya existen casos de edificios industriales que están mejorando su eficiencia energética con ahorros de hasta un 40% en su factura eléctrica, implantando además metodologías basadas en la ISO 50001.
Introducción
El elevado grado de incertidumbre en el consumo eléctrico aplicado a cualquier tipo de edificio, además de la imposibilidad de disponer de facturas detalladas por equipos en funcionamiento y su consumo, supone un grave problema de difícil solución si no se dispone de las herramientas adecuadas. Es por ello que, en un entorno de costes eléctricos crecientes, la capacidad de poder medir y monitorizar las cargas individualmente sobre los receptores eléctricos se vuelve fundamental.
Podemos establecer como antecedentes del proyecto la gran diversidad de dispositivos existentes en el mercado y la imposibilidad de conocerlos todos dificultando nuestra correcta toma de decisión. Este objetivo de ser más y más eficientes, es difícilmente alcanzable si no disponemos de una tecnología que nos permita medir el consumo eléctrico en las distintas zonas del edificio donde este se genera. Lograr una adecuada gestión de la eficiencia energética eléctrica mejora automáticamente la cuenta de resultados de cualquier empresa u organismo.
En la búsqueda de la mejor tecnología, nos encontramos con sistemas en cloud como los de Siemens, Seinon o Cysnergy, siendo este último el que más nos ha llamado la atención debido a que Enel Italia y Ford España, entre otras, ya están interesados en él incluso antes de comercializarse. Como se explicará a posteriori, este proyecto cuenta con el hardware más innovador del mercado. Su tecnología, denominada Eficonsumption, ha sido financiada por Europa a través del Instrumento Pyme de Horizon 2020, en la cual se presenta un sistema para la mejora de la eficiencia energética eléctrica en plantas industriales o edificios. Por ello hemos querido centrar esta Comunicación en esta metodología.
El Proyecto: EFICONSUMPTION
Antecedentes: El GCE-econectric
Consideramos como antecedentes al dispositivo GCE-econectric de entre la amplísima variedad de analizadores de redes existentes en el mercado porque nos permite, además, gestionar y modelizar nuestro consumo. El GCE-econectric es un gestor de consumo de energía que opera también como analizador, modelizador y autómata para reducir el consumo de electricidad. Este dispositivo facilita la información del gasto eléctrico de un edificio, nave industrial, línea de producción o máquina; dependiendo del cuadro eléctrico dónde se haya instalado. Muestra el gasto instantáneo en euros a la hora de cada receptor eléctrico, su consumo acumulado en euros, así como el gasto entre determinadas fechas y horas.
A través del programa de comunicación remota de este dispositivo podemos monitorizar desde cualquier PC, en tiempo real, todos los parámetros eléctricos (amperajes, tensiones, potencias, etc.) y también recibir datos sobre el consumo eléctrico y obtener gráficos de gastos cuartohorarios o gráficos del gasto acumulado de energía. Está preparado para instalarse sobre carril DIN en los cuadros generales de distribución y subcuadros.
El Software permite programar y gestionar la instalación de forma remota, gracias a un relé interno programable de forma independiente, además recibir todos los datos de tipo técnico relacionados con nuestro consumo, controlando de esta manera los receptores eléctricos deseados a distancia (gestión automática, temporizada o por potencia admisible).
La idea
Nace de la necesidad de disponer una tecnología de rápida instalación, económica y capaz de exportar los datos a internet para poder procesar en tiempo real la información, y de esta manera, poder establecer las mejoras correspondientes. Para ello es necesario que el software de esta tecnología disponga de una interfaz multiplataforma (independiente del dispositivo y sistema operativo) evitando la instalación y actualización periódica del software de escritorio.
Diseño y Tecnología del Hardware: Dispositivo CYSMETER
Estos dispositivos están dotados con sensores especiales voltimétricos con anclaje sobre cualquier punto del cableado eléctrico, sin necesidad de interrumpir el suministro. La instalación de los analizadores y contadores no requiere intervención sobre los cuadros eléctricos.
Cada dispositivo transmite la información de los datos eléctricos de potencia, de energía y consumo, incluyendo el análisis de armónicos, vía radio (868MHz) al concentrador de forma inalámbrica. Dicho concentrador envía la información a internet a través de GPRS 3G/4G. El equipo puede gestionar, de forma directa, cargas mediante contactores/relés. El modelo CYSMETER® para medida eléctrica incluye:
- 1 modelizador para cada punto de medida con transmisión inalámbrica al Gateway, vía 868MHz.
- 1 concentrador con SIM-3G (gateway) para la transmisión de datos, en Cloud Computing.
- 4 sensores sobre cada punto de medida para toma de tensiones directas de fases y neutro.
- 3 transformadores de intensidad tipo X/5 Amp. para cada punto de medida trifásico.
Diseño y Tecnología del Software: CYSCLOUD
Dispone de un panel de control multifuncional, intuitivo y de fácil usabilidad, diseñado y programado para ser utilizado en “Cloud” con escalabilidad horizontal, de modo que pueda ser utilizado tanto por multinacionales como también por PYMES.
La plataforma da acceso a las medidas instantáneas de potencia y acumuladas de energía, así como aritméticas de potencia y de energía, todo ello en tiempo real vía smartphones y vía PCs. Incluye la confección automática de informes sobre el consumo eléctrico, con trazado de las correspondientes Líneas de Base Energética dinámicas, mostrando la evolución de los gastos específicos eléctricos en [kWh/Unidad] en función de la producción, conforme a la Norma ISO 50001.
También permite llevar a cabo el mantenimiento predictivo de todos los receptores del edificio al poder medir y registrar la potencia que demanda cada uno de ellos. Posteriores registros de las mismas nos indicarán si su valor aumenta la necesidad de llevar a cabo el mantenimiento de las mismas para que su consumo sea el establecido por el fabricante. Cada dispositivo conectado a Internet remite mails automáticos del consumo eléctrico, con la periodicidad deseada, desde cada posición bajo control; indicando además en qué momento del día se han producido.
Funcionalidades
- El sistema facilita las siguientes medidas eléctricas:
- Intensidades y tensiones por cada fase (R, S, T) y neutro.
- Potencias activa, reactiva y aparente (instantáneas, medias y máximas).
- Energías activa, reactiva y aparente (acumuladas por periodos horarios y fechas).
- Cos φ por cada fase (R, S, T)
- Factor de potencia
- Distorsión armónica total en tensión e intensidad (hasta orden 63 máx.)
- La precisión de las medidas son de clase 0,5% en tensión e intensidad y clase 1% en potencia y energía.
- Software intuitivo, multifuncional y fácil de usar. Confecciona las líneas de base energética eléctrica por pieza y/o por servicio; conforme a la norma UNE ISO 50001.
- El software permite la monitorización de las emisiones de CO2; tanto la instantánea en [Ton/hora], como la acumulada en [Ton/mes].
- Hardware de rápida instalación (15 minutos). Cada dispositivo trabaja como auditor automático y como gestor remoto del gasto eléctrico sobre cada subcuadro eléctrico o sobre cada receptor sometido a control on-line.
- El hardware posibilita el almacenamiento y el tratamiento gráfico de todos los datos de forma personalizada por parte del usuario, con o sin experiencia técnica.
- Dispone de varios software para su gestión local y remota vía Internet.
Costes
Eficonsumtion está formado por:
- 1 Nodo de medida CYSMETER (4 pinzas voltimétricas y un equipo de telemedida)
- 1 Nodos de medida GATEWAY por cada 5 Nodos de medida CYSMETER
- Software avanzado CYSCLOUD.
Métodos
Situación Inicial: Elaboración de la Línea/Superficie de Base Energética Inicial
Para poder evaluar la situación inicial del edificio o industria, se realiza una línea o superficie de base energética a partir de los datos históricos facilitados por el cliente, que habitualmente son:
- Para líneas de base energética (2 variables):
- Consumo Eléctrico
- Explotación: huéspedes en un hotel, visitantes en un museo, kg de producción…
- Para superficies de base energética (3 variables):
- Consumo Eléctrico
- Explotación
- Tercera Variable: temperatura, demanda biológica de oxígeno, etc.
A partir de la información obtenida de la línea o superficie de base energética inicial, los cambios en el desempeño energético de la organización se medirán en relación a esta línea de base energética, estableciéndose como objetivo que las sucesivas líneas de base energética estén por debajo de ésta, lo cual implicará que hemos mejorado nuestra eficiencia energética al reducir el consumo específico[i] por huésped, visitante o unidad producida.
Introducción de las medidas correctoras y de ahorro
Las medidas correctoras que se aplican para optimizar los costes específicos eléctricos por unidad de explotación abarcan, entre otros, los siguientes aspectos:
- Compensación individualizada ad-hoc de las potencias reactivas sobre receptores eléctricos
- Equilibrado de las intensidades y tensiones en los subcuadros importantes.
- Asesoramiento sobre autómatas, variadores de frecuencia, contactores para deslastres
- Inspección y correcciones sobre el funcionamiento de las bombas de alta potencia
- Optimización de los consumos de potencia y energía sobre los motores eléctricos
- Auditoría de los equipos e instalaciones de aire comprimido
- Estudios sobre hornos, secaderos, máquinas de frío y otros equipos especiales
- Control de puertas y accesos para minimizar las pérdidas de calor o frío
- Inspección y mantenimiento de los sistemas de acondicionamiento ambiental
- Optimización de las iluminaciones interiores y exteriores
- Estudio de las condiciones de contratación del suministro eléctrico
Consolidación del ahorro: Comparativa del Diferencial entre la Situación Inicial y tras las correcciones
Como podemos observar en la imagen (Fig. 4), la línea de base energética actual (roja) que se sitúa por debajo de la línea de base energética inicial (azul), nos indica que para la misma producción (en el caso de industrias) o visitantes (en el caso de edificios) hemos reducido el consumo específico gracias a las medidas correctoras anteriormente aplicadas. De esta manera demostramos verazmente que hemos mejorado nuestra eficiencia energética.
Resultados
- Único Smart-Meter en el mundo dotado con la gran ventaja de poderse instalar en cualquier punto a lo largo del tendido eléctrico, sin necesidad de cortar o interrumpir la continuidad del voltaje, corriente y potencia.
- Best Available Technology con el menor coste de instalación y las mejores condiciones de seguridad en la gestión de la eficiencia eléctrica. Óptima medición del Coseno de Phi.
- Rápido Pay-Back, con una mínima inversión y una alta rentabilidad.
- Tecnología para la mejora de la eficiencia energética eléctrica acorde con la ISO 50001.
Discusión y Conclusiones
Significado de los hallazgos
- Tecnología veraz para la demostración de la mejora de la eficiencia energética eléctrica según la norma ISO 50001.
- Facturación detallada del consumo eléctrico por receptor eléctrico o por proceso de producción.
- Reducción del consumo eléctrico por unidad de explotación de hasta un 40%.
- Mejora de la competitividad al reducir los costes energéticos de la producción.
- Cumplimiento de los objetivos Europeos de reducción del consumo energético en un 20% para el año 2020.
- Mejora de la seguridad eléctrica.
- Prevención de averías de los motores.
Reconocimientos
- CDTI – EEA Grants por el apoyo financiero dentro del proyecto de Software M2M “Big Data”.
- Instituto de Telecomunicaciones Avanzadas ITACA-UPV por la colaboración en el diseño del Hardware.
- Instituto de Tecnología Informática ITI-UPV por la colaboración en el diseño del Software.
- SME-Instrument de Horizon 2020 en el área de energía por el apoyo financiero para el desarrollo del Hardware del proyecto Eficonsumption.
- Socios de Cysnergy, por su apoyo financiero.