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PANEL DE EXPERTOS
21 DE OCTUBRE 2015
Proyecto OPERE
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Contexto Histórico
SITUACIÓN EN LOS AÑOS 90
Energía eléctrica
Existencia de muchos contratos individuales.
Pago de una tarifa cara.
Potencia contratada no optimizada y sobredimensionada.
Falta de supervisión de la calidad del suministro.
Falta de información sobre el consumo de los edificios.
Energía Térmica
Se utiliza control temporal de encendido.
No hay aprovechamiento de calor residual.
No suele haber control térmico por zonas.
No se suele aprovechar la inercia térmica.
No existe escenario de Gestión Integral
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Contexto Histórico
POE: Plan de Optimización Energética de la USC
Plan de Gestión de los sistemas de control y suministro energético de la
USC
Motivación
Ahorro energético y económico.
Respeto al medioambiente.
Enfoque
Uso de los recursos y conocimientos propios.
Gestión centralizada de los recursos.
Uso de motores de cogeneración.
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Contexto histórico: El POE
Utilización de las plantas de cogeneración distribuidas.
Implantación de redes propias de distribución de energía.
Minimiza el impacto medioambiental.
Utilización de gas natural como combustible.
Optimiza el uso del combustible (eléctrico y térmico)
Enfoque Eléctrico: GLOBAL
Enfoque Térmico: LOCAL
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
PROYECTO OPERE
OPERE: Gestión Eficiente de Redes Energéticas
Proyecto Demostrativo
Convocatoria LIFE + 2012
Presupuesto total: 1.190.479
Duración: 42 meses
Julio 2013-Diciembre 2016
Socios:
USC (lider)
EnergyLab
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
PROYECTO OPERE
OBJETIVOS
Optimizar la Gestión de las Redes de Energía del conjunto de edificios del Monte da Condesa del Campus Vida
de la USC
Identificar Áreas de Mejora
Diseño de Estrategias de Eficiencia Energética
Desarrollo del Sistema de Gestión Energética
Implantación de Medidas, Análisis de Resultados
RESULTADOS ESPERADOS
Reducción de un 30% en el consumo energético
Reducción de un 35% del impacto ambiental
Sistema de Gestión de redes de energía eficiente y replicable
Resultados de impacto y retorno de inversión de las estrategias y medidas de ahorro y eficiencia energética
probadas
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
PROYECTO OPERE
PLANTA PILOTO
Conjunto de edificios aislado de
25.000m2
Dispone de planta de cogeneración
propia
Varios usos:
Laboratorios
Residencias
Comedor
Facultades.
Requerimientos muy heterogéneos de la energía
Necesidad tanto de ACS como de calefacción
No hay producción de frío.
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
PROYECTO OPERE
PLAN DE TRABAJO: ACCIONES
• A. Acciones Preparatorias
• A.1. Acción preparatoria: Análisis energético de usos e instalaciones
• A.2. Acción preparatoria: Definición del Plan demostrativo
• A.3. Acción preparatoria: Definición y Adquisición de permisos
• B. Acciones de Implementación
• B.1. Implementación y puesta en marcha de las medidas de eficiencia energética, smart grid y sistema
de monitorización
• B.2. Análisis de datos y resultados
• B.3. Optimización del sistema
• C. Acciones de monitorización del impacto socioeconómico y ambiental
• D. Acciones de Difusión
• E. Acciones de Gestión
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Acción A1. Análisis Energético de Usos e Instalaciones
Realización de auditorías energéticas
Caracterización de las instalaciones
Análisis de situación de partida
Inspecciones técnicas
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Acción A1. Análisis Energético de Usos e Instalaciones
Caracterización de los usos y
usuarios
Identificación de los usos principales de
los espacios
Identificación de áreas desaprovechadas
Identificación de costumbres de los
usuarios con impacto negativo
Identificación de fallos en la gestión de los
servicios de climatización e iluminación
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
Posibles problemas como usuario respecto
del sistema de climatización:(40)
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Acción A1. Análisis Energético de Usos e Instalaciones
Caracterización del complejo
Estudio del nivel de aislamiento de
los centros
Chequeo térmico en zonas sensibles
Desarrollo:
o Inspección de la envolvente térmica
del edificio
o Análisis de las demandas térmicas
de las diferentes zonas
o Realización de termografías
exteriores e interiores
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Acción A2. Definición del Plan Demostrativo
Subacción A.2.1”Definición de las mejoras de Eficiencia Energética”
Tareas:
Realización de
simulaciones
energéticas.
Análisis de horarios
de funcionamiento
de cogeneradores
para su
optimización.
Objetivos:
Identificación y definición de las mejoras de eficiencia energética
Definición de las necesidades de nuevo equipamiento necesarias en las
instalaciones
MES 1 2 3 4 5 6 6 7 8 9 10 11 12
HORA ENE FEB MAR ABR MAY JUN(1ª) JUN(2ª) JUL AGO SEP OCT NOV DIC
0 -3,5072 3,3215 3,3215 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
6 0 0 0 -13,75 0 0 0 0 0 0 0 0 0
7 0 0 0 -13,75 -13,75 0 0 0 0 0 0 -13,75 -13,75
8 -43,947 -43,947 -26,24 -23,91 -6,836 -5,754 -23,4609 -23,46 6,736 -5,754 -5,754 -43,947 -43,95
9 -43,947 -43,947 -26,24 -20,49 -3,422 -15,121 -23,4609 -23,46 6,736 -15,12 -5,754 -40,532 -43,95
10 -62,286 -62,286 -26,24 -17,08 -3,422 -15,121 -23,4609 -23,46 6,736 -15,12 -5,754 -55,458 -62,29
11 -62,286 -62,286 -26,24 -10,25 -3,422 -15,121 -41,8002 -41,8 6,736 -15,12 -5,754 -48,629 -58,87
12 -58,872 -58,872 -22,826 -3,422 -3,422 -15,121 -41,8002 -41,8 6,736 -15,12 -5,754 -55,458 -58,87
13 -43,947 -43,947 -9,1683 -3,422 -3,422 -15,121 -41,8002 -41,8 6,736 -15,12 -5,754 -43,947 -43,95
14 -43,947 -43,947 -9,1683 -10,25 -3,422 -15,121 -41,8002 -41,8 6,736 -15,12 -5,754 -33,704 -40,53
15 -40,532 -40,532 -9,1683 -6,836 -3,422 -15,121 -41,8002 -41,8 6,736 -15,12 -5,754 -37,118 -43,95
16 -43,947 -43,947 -19,411 -6,836 -3,422 -5,754 -41,8002 -41,8 6,736 -5,754 -5,754 -37,118 -43,95
17 -43,947 -43,947 -18,536 -6,836 -3,422 -5,754 -41,8002 -41,8 6,736 -5,754 -15,12 -43,947 -43,95
18 -62,286 -62,286 -18,536 -3,422 -3,422 -5,754 -41,8002 -41,8 6,736 -5,754 -15,12 -41,8 -62,29
19 -62,286 -62,286 -18,536 -3,422 -3,422 -5,754 -41,8002 -41,8 6,736 -5,754 -15,12 -41,8 -62,29
20 -62,286 -62,286 -18,536 -23,91 -3,422 -5,754 -23,4609 -23,46 6,736 -5,754 -15,12 -62,286 -62,29
21 -43,947 -43,947 -18,536 -23,91 -3,422 -5,754 -23,4609 -23,46 6,736 -5,754 -15,12 -43,947 -43,95
22 -43,947 -43,947 -26,24 -17,08 -3,422 -5,754 -23,4609 -23,46 6,736 -5,754 -5,754 -43,947 -43,95
23 -43,947 -43,947 -26,24 -6,836 -3,422 -5,754 -23,4609 -23,46 6,736 -5,754 -5,754 -37,118 -43,95
COSTE OPERACIÓN COGENERACIÓN HORA A HORA. ACTUAL.
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Acción A2. Definición del Plan Demostrativo
Resultados Obtenidos
Se han identificado las siguientes medidas:
Medidas detalladas de energía para cada servicio y en cada productor.
Sustitución de las calderas existentes
Cambio de Gasoil a Gas de las calderas
Producción instantánea de ACS en lugar de acumulación
Incluir depósitos de inercia para optimizar el uso de la cogeneración
Instalación de una máquina de absorción
Mejora de la monitorización, instalación de equipos de medida
Sustitución de luminarias
Inclusión de bombas con variador de velocidad para mejorar la regulación.
Mejora de los cerramientos opacos
Mejora de los acristalamientos
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Acción A2. Definición del Plan Demostrativo
Descripción de los trabajos. Subacción A.2.2 “Definición de la
smart grid térmica y eléctrica”
Objetivos:
Identificación de sensores y actuadores que forman parte de la smart grid
térmica y eléctrica
Definición de las variables objeto de optimización en la smart grid
Proponer estrategias de optimización inteligente de la smart grid térmica y
eléctrica
Desarrollo:
Definición de las magnitudes a medir y tiempos de muestreo
Variables a optimizar
Definir estrategias de optimización del smart grid. Reglas de operación
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Acción A2. Definición del Plan Demostrativo
Descripción de los trabajos. Subacción A.2.2 “Definición de la
smart grid térmica y eléctrica”
Definición de las magnitudes a medir y tiempos de muestreo
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Acción A2. Definición del Plan Demostrativo
Descripción de los trabajos. Subacción A.2.2 “Definición de la
smart grid térmica y eléctrica”
Definición de las magnitudes a medir y tiempos de muestreo
278/278 medidas disponibles necesarias para el análisis y la comprensión del
comportamiento de los sistemas.
Medidas insuficientes. Los cálculos requerían a mayores
Caudales o Energía transmitidos a los circuitos.
Retornos de energía sectorizados, no está disponible ni valores térmicos
Medidas de satisfacción del Confort (Temperaturas ambiente)
Caudales de consumo de ACS
Medidas Térmicas insuficientes. Rendimiento del intercambiador.
Datos instantáneos son insuficientes. Imprescindibles las series temporales
Validación de funcionamiento de lazos de control
Verificación de funcionamiento de equipamiento como válvulas
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Acción A2. Definición del Plan Demostrativo
Descripción de los trabajos. Subacción A.2.3 “Definición del
sistema de monitorización para seguimiento y análisis de
proyecto”
Establecer propiedades de visualización adecuadas
Curva con Marcadores y curva interpolada
Curva tipo escalón y Curva tipo Rampa
Combinación de medidas
Combinación de medidas y estados
Calidad de los datos
Gestión de alarmas
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Mejoras identificadas:
Medidas detalladas de energía para cada servicio y en cada productor.
Sustitución de las calderas existentes
Cambio de Gasoil a Gas de las calderas
Producción instantánea de ACS en lugar de acumulación
Incluir depósitos de inercia para optimizar el uso de la cogeneración
Instalación de una máquina de absorción
Mejora de la monitorización, instalación de equipos de medida
Sustitución de luminarias
Inclusión de bombas con variador de velocidad para mejorar la
regulación.
Mejora de los cerramientos opacos
Mejora de los acristalamientos
Acción B1. Implementación y puesta en marcha de las medidas de eficiencia
energética, smart grid y sistema de monitorización
20
OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Acción B1. Implementación y puesta en marcha de las medidas de eficiencia
energética, smart grid y sistema de monitorización
Revisión del proyecto
Realización de simulaciones de apoyo a las propuestas presentadas
Caso base
Cambio de calderas a gas
Cambio de calderas a gas + depósitos de inercia
€-
€10.000,00
€20.000,00
€30.000,00
€40.000,00
€50.000,00
€60.000,00
€70.000,00
€80.000,00
€90.000,00
€100.000,00
Coste anual energético: caso base frente a propuesta técnica
Caso Base Sólo GAS Calderas + Inercia
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Mejoras seleccionadas:
Medidas detalladas de energía para cada servicio y en cada productor.
Sustitución de las calderas existentes
Cambio de Gasoil a Gas de las calderas
Producción instantánea de ACS en lugar de acumulación
Incluir depósitos de inercia para optimizar el uso de la cogeneración
Instalación de una máquina de absorción
Mejora de la monitorización, instalación de equipos de medida
Sustitución de luminarias
Inclusión de bombas con variador de velocidad para mejorar la
regulación.
Mejora de los cerramientos opacos
Mejora de los acristalamientos
Acción B1. Implementación y puesta en marcha de las medidas de eficiencia
energética, smart grid y sistema de monitorización
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Acción B1. Implementación y puesta en marcha de las medidas de
eficiencia energética, smart grid y sistema de monitorización
Descripción de los trabajos.
Objetivos:
Implementación de las medidas de Eficiencia Energética
Desarrollo:
Redacción del proyecto técnico de modificación de las instalaciones del
Monte de la Condesa de acuerdo a los requisitos obtenidos en A2.
Revisión del proyecto
Ejecución de obra.
Sistema de monitorización.
Revisión y puesta en marcha de las instalaciones.
23
OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Acción B1. Implementación y puesta en marcha de las medidas de eficiencia
energética, smart grid y sistema de monitorización
“Las calderas de gasóleo estaban en un estado de deterioro bastante avanzado y su
rendimiento es bajo. Las calderas de gas natural tienen las siguientes
características”:
CAMBIO CALDERAS Reforma de la sala de Calderas
Antes Ahora
24
OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Acción B1. Implementación y puesta en marcha de las medidas de eficiencia
energética, smart grid y sistema de monitorización
Eliminación de los antiguos acumuladores de agua caliente sanitaria e implantación
de nuevos depósitos de inercia con producción de agua caliente sanitaria
instantánea y depósito sólo de inercia para acumulación de calor.
ACUMULACIÓN Reforma de la sala de Calderas
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Acción B1. Implementación y puesta en marcha de las medidas de eficiencia
energética, smart grid y sistema de monitorización
La recuperación de calor del motor de
cogeneración se realiza en dos fases:
Primero, en las camisas del motor, que son
capaces de generar, en régimen de
funcionamiento, 190kW térmicos.
Segunda, en el recuperador de humos de la
chimenea, con una capacidad de
recuperación de 129kW térmicos.
Mejora de rendimiento
Se instalan variadores de velocidad en el agua del
intercambiador.
Gran salto térmico. Se puede reducir la velocidad
para evitar que el motor reciba el agua demasiado
fría.
Pequeño salto térmico. La instalación está operando
en temperaturas próximas a la de operación del
motor, Seguimos quitando temperatura por caudal
aumentando la velocidad.
MEJORA DE RECUPERACIÓN DE LA ENERGÍA TÉRMICA DEL MOTOR DE LA COGENERACION Reforma de la sala de Calderas
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Acción B2. Análisis de los datos y resultados
Objetivos:
Analizar los datos y extraer conclusiones del comportamiento energético del complejo de
edificios Monte de la Condesa.
Desarrollo:
B.2.1. Identificación de información relevante
B.2.2. Diseño de experimentos, planificación y recogida de información a lo largo del proyecto.
B.2.3.Tareas de análisis de datos. Generación de informes de resultados y conclusiones.
Ensayos preliminares
27
OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Acción B2. Análisis de los datos y resultados
B.2.2. Diseño de experimentos, planificación y recogida de información a
lo largo del proyecto.
Experimentos
Ensayos preliminares
Revisión de señales con objeto de identificar consumos globales y por servicio.
Ensayos de campo. Instalaciones antes de mejoras energéticas.
Ensayo de temperatura flotante del monte de la condesa
Ensayo de la temperatura flotante en los depósitos de ACS
Ensayo de las transmitancias térmicas en los cerramientos exteriores
Estimación del comportamiento energético de la instalación actual
Planificación de los ensayos:
ENERO FEBRERO MARZO
S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11
Ensayos Opere. Fase preparatoria.
1,1 Reunión preparatoria ensayos
1,2 Temperatura flotante del edificio Monte da Condesa
1,3 Temperatura flotante en los depósitos de ACS
1,4 Transmitancias térmicas en los cerramientos
1,5 Estimación del comportamiento energético
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Acción B2. Análisis de los datos y resultados
Ensayos de campo. Instalaciones antes de mejoras energéticas.
Ensayo de temperatura flotante del monte de la condesa
• Instalación equipos de medida para la monitorización y el registro periódico de la
evolución de temperaturas de aire
• 15 sondas termohigrométricas repartidas entre los diferentes edificios del complejo.
• Intervalo de medición: 18/02/2015 – 03/03/2015
0
5
10
15
20
25
30
12
:00:0
0
18
:30
:00
1:0
0:0
0
7:3
0:0
0
14
:00
:00
20
:30
:00
3:0
0:0
0
9:3
0:0
0
16
:00
:00
22
:30
:00
5:0
0:0
0
11
:30
:00
18
:00
:00
0:3
0:0
0
7:0
0:0
0
13
:30
:00
20
:00
:00
2:3
0:0
0
9:0
0:0
0
15
:30
:00
22
:00
:00
4:3
0:0
0
11
:00
:00
17
:30
:00
0:0
0:0
0
6:3
0:0
0
Tem
peraturas (
ºC
)
Ensayo Flotante de Temperaturas
EL240
TEXT
EL247
EL246
EL243
29
OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Acción B2. Análisis de los datos y resultados
Ensayos de campo. Instalaciones antes de mejoras energéticas
Ensayo de las transmitancias térmicas en los cerramientos exteriores
• Medida directa de los coeficientes de transmitancia térmica de un muro ópaco
representativo del proyecto mediante termoflujométro y sonda de temperatura
exterior.
• Captura termográfica de temperaturas exteriores de cerramientos y emisividades de
materiales, medida de la temperatura interior de los cerramientos mediante captura
termográfica de huecos de ventanas y determinación de coeficientes de
transmitancia térmica estimados mediante cálculo indirecto
30
OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
Acción B2. Análisis de los datos y resultados
Ensayos de campo. Instalaciones antes de mejoras energéticas
Estimación del comportamiento energético de la instalación actual
• Medida de los caudales nominales de agua en los diferentes circuitos térmicos de calefacción y
ACS, con objeto de complementar las medidas de temperatura que dispone la USC de los
diferentes circuitos, para poder así estimar las demandas energéticas del complejo MdC antes
de las medidas de eficiencia energética (renovación de la sala de calderas).
• Instalación de equipos de medida de caudal instantáneo por ultrasonidos y contadores de
energía en puntos adecuados del circuito hidráulico de MdC para la medición puntual de los
caudales circulantes.
INSTALACIÓN Medida 1 (L/s) Medida 2 (L/s)
RESIDENCIA 2_CAL 5,6
RESIDENCIA 2_ACS 3,5 5,8 (R2_CAL OFF)
RESIDENCIA 1_CAL 6,5 – 7
RESIDENCIA 1_ACS 2,7
FISICA_ZONA1 1,36 1,36 (PART OFF)
FISICA_ZONA2 1,35 1,46 (PART ON)
OPTICA_NORTE 2,24
OPTICA_SUR 2,23
FIS.PART 2,02
31
OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
B.3 Optimización del Sistema
Planificación original
Periodo de ejecución: Desde Septiembre de 2015 hasta Octubre de 2016
Objetivo:
Definir los puntos de optimización de las mejoras de eficiencia energética
y del sistema de gestión inteligente de las redes energéticas térmica y
eléctrica
Descripción de los trabajos
Sin comenzar
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
C.2 Monitorización del Impacto Ambiental
C.ACCIONES DE MONITORIZACIÓN
Objetivo:
Realizar el seguimiento del impacto ambiental del proyecto
Descripción de los trabajos
Obtención mensual del valor de los indicadores definidos
datos obtenidos por telemetría
lecturas directas de contadores mecánicos
información de las facturas energéticas
Registro de los datos en archivo en formato Excel
Análisis de los datos
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
C.2 MONITORIZACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL
C.ACCIONES DE MONITORIZACIÓN
Indicadores:
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OPERE: Gestión eficiente de redes de energía
GRACIAS
web: www.life-opere.org
Correo: info@life-opere.org
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