CASO DE ÉXITO EN MÉXICO - GESTIÓN DE LA ENERGÍA - INSTALACIÓN DE PANELES FOTOVOLTAICOS EN EL CENTRO DE CONVENCIONES DEL ESTADO DE MORELOS.

1.0 PROCOBRE MÉXICO IMPULSANDO LA EFICIENCIA ENERGÉTICA El presente estudio se hace con el apoyo de Procobre Centro Mexicano de Promoción del Cobre, esta empresa promueve esta tecnología, impulsa la investigación y el desarrollo de nuevas aplicaciones con el objetivo de contribuir al mejoramiento de la calidad de vida, hacia un desarrollo sustentable y progreso de la sociedad. Los programas de ICA-Procobre cubren diversas áreas: eficiencia energética, desarrollo sustentable y seguridad en instalaciones eléctricas y de gas. 2.0 AGRADECIMIENTOS Especial agradecimiento y reconocimiento a las atenciones para llevar a cabo el presente estudio de caso de éxito. 2.1 Centro de Convenciones del Estado de Morelos. Ganadores del premio estatal de ahorro de energía del año 2015. Otorgado el 16 de octubre, por la Comisión Estatal de Energía en el foro internacional de alternativas verdes. Esta distinción reconoce las acciones de conservación y uso eficiente de energía para la reducción del consumo y demanda de energía, en carácter operativo, organizacional o de desarrollo tecnológico implementado en este centro de convenciones. Ha sido reconocido por la Lic. Mónica Reyes Fuchs – Secretaria de Turismo del Estado de Morelos. 2.2 A los Licenciados Lic. Jaime Rascón Mendizábal - Director Operativo.

Lic. Andrés Salinas Por su apoyo para poder llevar a cabo este caso de éxito. 2.3 C.P. Sergio Armando Ruíz Fragoso. Gerente Energy Solutions de Alcione de México, S.A. de C.V. Esta empresa llevó a cabo la instalación de paneles fotovoltaicos en el Centro de Convenciones del Estado de Morelos. Alcione de México, S.A. DE C.V. ha sido ganadora del premio estatal de ahorro de energía en el año 2011, en su cuarta

edición. También ha sido ganador del segundo lugar del premio nacional de ahorro de energía en el año 2012. 3.0 BENEFICIOS LOGRADOS AL INSTALAR PANELES FOTOVOLTAICOS. Se lograron ahorros del 36.77 % en kWh anuales, lo que representa ahorro económico aproximado de $50,000.00 (Cincuenta mil pesos mensuales), ahorro total anual $600,000.00 (Seiscientos mil pesos anuales 00/100 m.n.) 4.0 BENEFICIOS AMBIENTALES La reducción del consumo de energía eléctrica antes mencionada de (149,815kWh) significa que se ha evitado la emisión de 492.02 toneladas métricas de dióxido de carbono a la atmosfera anual. Los beneficios de la energía solar fotovoltaica son diversos, entre los más importantes se encuentran: - La energía proveniente del sol es una fuente constante, renovable y por lo tanto inagotable es limpia y amigable con

el medio ambiente. - Su generación al ser directamente a través de los rayos solares no requiere ningún tipo de combustión de

combustibles fósiles. - Los paneles solares no emiten ningún tipo de sustancias, gases, dióxido de carbono, etc., por lo tanto, no contribuye

con la emisión de gases de efecto invernadero. - Al no producirse contaminantes al suelo no contribuimos con la erosionabilidad del suelo ni a la contaminación o

alteración de los mantos acuíferos. - Los paneles solares no contienen partes móviles, por lo que no requieren un mantenimiento complejo ni tampoco se

tienen que dedicar una gran cantidad de tiempo para el mismo. - Los sistemas fotovoltaicos son silenciosos, por lo que no se genera contaminación de ruido, lo que representa una

gran ventaja frente a otros tipos de generación de energía. - Tiene un retorno de inversión a mediano plazo. - Los paneles solares tienen distintas posibilidades de instalación, por lo que resulta fácil armonizarlos con diferentes

tipos de estructuras y de este modo podemos minimizar su impacto visual. - La vida útil promedio de los paneles solares, así como de los inversores es de 25 años. - El dimensionamiento de sistemas fotovoltaicos es variado, esto significa que cualquiera puede tener acceso a este

tipo de energía según sus posibilidades e incrementar su uso. 3.0 IMPORTANCIA DE INSTALAR PANELES FOTOVOLTAICOS La implementación de sistemas de gestión de la energía, ofrece beneficios tanto económicos, sociales y ambientales. Las oportunidades de ahorro que se tienen al implementar sistemas de gestión de la energía en empresas ya sea p, son proyectos con alto impacto en el aspecto económico y grandes beneficios para los usuarios, con el objetivo de generar ahorros, hacer más eficientes los servicios, contribuir a la disminución de gases de efecto invernadero y mejorar la política pública.

4.0 DATOS ESPECÍFICOS DEL CASO DE ÉXITO INSTALACION DE SISTEMA FOTOVOLTAICO Nombre del Proyecto: Instalación de un sistema fotovoltaico interconectado a la red de Comisión Federal

de Electricidad (CFE) 50kw. En el “Centro de convenciones del Estado de Morelos”. País: México. Sector: Administración Pública Federal. Gobiernos locales. Lugar: Autopista Cuernavaca- Acapulco KM 112 Col. Alpuyeca C.P. 62797, Xochitepec,

Morelos. Sector que atiende: Eventos empresariales, conferencias, exposiciones, etc. Aproximadamente 45 o 50

eventos anuales. kWh anuales ahorrados 26,716 kWh mensuales ahorrados 2226 Porcentaje de ahorro 36.77 % en kWh anuales. Vida útil de los paneles fotovoltaicos 25 años 5.0 DEFINICIÓN DEL PROYECTO

Los paneles fotovoltaicos están formados por celdas solares las cuales aprovechan los rayos solares para generar energía

eléctrica en corriente directa (CD) la cual es enviada a los inversores para su aprovechamiento, de este modo se obtiene

energía renovable, inagotable, otra ventaja de esta tecnología, es que es energía limpia pues no se requiere de procesos

químicos ni de combustión alguna para generar electricidad por lo cual no se emiten contaminantes a la atmosfera y de esta

forma se evita daño al medio ambiente, es decir no contribuye al efecto invernadero, además de que no requieren un

mantenimiento complejo.

6.0 DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO INICIAL - Consumo de electricidad por evento realizado en el centro de convenciones (50 eventos). - Historial de consumos eléctricos en recibos de la Comisión Federal de Electricidad (CFE). - Diseño y dimensionamiento del Sistema Fotovoltaico Interconectado a la Red de CFE. - Diseño y elaboración de plano de estructura para soportar los Paneles Fotovoltaicos. - Diseño y elaboración de cimentación para estructuras de Paneles Fotovoltaicos. - Planificación de la nueva orientación y distribución del estacionamiento donde se colocaron los paneles

fotovoltaicos.

5.0 CARACTERISTICAS TÉCNICAS El sistema fotovoltaico instalado en el Centro de Convenciones del Estado de Morelos tiene una capacidad 50kWp, está conformado de 200 paneles solares de 250W de potencia, estos paneles aprovechan los rayos del sol por medio de sus celdas para convertir energía solar en energía eléctrica la cual es generada en corriente directa, los paneles se encuentran montados y fijados en la estructura de aluminio de alta resistencia diseñada específicamente para este propósito, con una inclinación de 19° y está orientada al sur para tener un mejor aprovechamiento de los rayos del sol. Los paneles solares están conectados en series de 10, por lo que son 20 series en total, cada serie de módulos están conectados a un interruptor termo magnético de 16A 500Vcd y un supresor de picos que están instalados dentro de un gabinete Kaedra, estos componentes tienen la función de proteger los paneles fotovoltaicos de los sobre voltajes que pudieran dañar los equipos, también permiten hacer una desconexión de forma sencilla y segura de las series de paneles en caso de que se requiera para algún mantenimiento o alguna revisión; las series de paneles se encuentran interconectados a los interruptores mediante cable de cobre solar fotovoltaico para corriente directa el cual es resistente a los rayos solares y tiene una larga vida útil, el cableado de cobre proveniente de las series de paneles y se dirigen a un gabinete central en donde se encuentran 20 interruptores termo magnéticos de 16A 500Vcd los cuales permiten la protección de la distancia de cable así como también proveen de una desconexión a distancia de cada serie de paneles en caso de que así se requiera. 6.0 ESTRUCTURA SOPORTE Y FIJACIÓN DE PANELES FOTOVOLTAICOS TIPO TECHADO DE

ESTACIONAMIENTO. SCHLETTER Se realizaron excavaciones los cimientos en los cuales se encuentran las bases que soportan la estructura, conformados de 7 zapatas de 8m. de largo, 0.81m. de ancho y están ahogadas en el suelo a 0.90m. de profundidad, con una separación entre ellas de 5m., sobre estas zapatas se encuentran las bases a las que está fijada la estructura, dichas bases tienen 3.20 m de largo y una altura de 0.61 m. Sobre el suelo, la estructura está perfectamente diseñada para que cumpla su función de soporte de los paneles, así como la función extra de ser techo para esa parte del estacionamiento. Se instaló una estructura de aluminio para el soporte de los 200 paneles fotovoltaicos, es durable, resistente al agua y por lo tanto libre de corrosión, con una inclinación de 19° orientada al sur, diseñada para soportar vientos de 140 km/h; esta estructura es de tipo techado, su instalación se realizó en el estacionamiento del Centro de Convenciones del Estado de Morelos, esto brinda como beneficio extra el aprovechar para los cajones de estacionamiento la sombra que brindan los paneles fotovoltaicos; el área utilizada para la instalación del sistema fotovoltaico es de 330m

2, lo que significa que se

cuenta con 6.6m2 por kW instalado.

7.0 EQUIPO INSTALADO La instalación total consta de: 5 inversores trifásicos de corriente de 10kW cada uno, a cada inversor se encuentran conectados 4 series de paneles, por lo que en total se instalaron 40 paneles conectados a cada uno de los inversores, mismos que se encargaran de convertir la corriente directa en corriente alterna la cual es utilizada en el inmueble, por el lado de la salida de cada uno de los inversores se encuentran instalados interruptores termo magnéticos de 63A 500Vca, los que permiten tener protegidos los equipos en caso de algún incidente proveniente de la red de la Comisión Federal de Electricidad, además de esto también permitirá realizar la desconexión segura del inversor, al ser un sistema interconectado a la red de la Comisión Federal de Electricidad, por medio de un interruptor termo magnético de 3 x 350A 600 VCA. 7.1 Medidor bidireccional El sistema de paneles fotovoltaicos, está conectado a la red mediante un medidor bidireccional el cual contabiliza la energía eléctrica en ambos sentidos, es decir, la que se consume el inmueble desde la red de la Comisión Federal de Electricidad, así como el excedente generado que es entregado por parte del sistema fotovoltaico a la misma red. Este medidor bidireccional fue instalado por la Comisión Federal de Electricidad.

8.0 TECNOLOGÍA INSTALADA

8.1 Panel fotovoltaico 250W “Honey” Trina solar.

Se instalaron 200 módulos solares poli-cristalinos de 60 celdas con una potencia de 250W por panel. Se formaron 20 series

de 10 paneles cada una.

Trina Solar ofrece productos de la más alta calidad y mejor rendimiento, se encuentra asociado con muchos institutos de

investigación líderes a nivel mundial en el sector fotovoltaico, esto con el fin de impulsar la tecnología solar y crear

soluciones vanguardistas, es el segundo fabricante más importante de paneles fotovoltaicos a nivel mundial. Trina Solar

cuenta con más de 980 patentes cumplimentadas y 575 patentes aprobadas.

8.2 Inversor IG Plus 10.0-3. Fronius Se instalaron 5 inversores trifásicos de corriente con una capacidad de 10kW cada inversor teniendo así 50kW instalados

en el sistema fotovoltaico, estos inversores cuentan con un cuerpo metálico robusto y con terminados para resistir la luz

ultravioleta y la corrosión, por lo tanto, son aptos para instalarse en exteriores o interiores.

Los inversores de corriente reciben la energía eléctrica producida por los paneles solares la cual entra al inversor como

Corriente Directa (CD) y la convierte en Corriente Alterna (CA) que es utilizada en la Red Eléctrica de México.

Al ser un Sistema Fotovoltaico Interconectado el inversor tiene que ser alimentado por la energía proveniente de CFE para

su funcionamiento, al llevarse a cabo esta interconexión, el inversor automáticamente copia los parámetros eléctricos con lo

cual se sincroniza y de este modo entrega una calidad de energía similar a la que se recibe por parte de CFE, esto permite

que el excedente de generación por parte del sistema fotovoltaico se pueda enviar a la red en caso de ser necesario o de lo

contrario la generación se consuma de manera inmediata en el inmueble sin tener ningún conflicto con la red, en caso de

ausencia de energía por CFE (posible mantenimiento o libranza) el inversor se desconecta evitando así enviar energía

eléctrica a la red, impidiendo de este modo un posible accidente. Además, con esto se cumplen con medidas de seguridad

internacionales

Fronius de origen Austriaco es el fabricante de estos inversores, siendo una marca reconocida a nivel mundial, con más de

60 años de experiencia en el área, se encuentra en constante investigación y búsqueda de nuevas e innovadoras

soluciones, por lo que ha sido galardonado con múltiples premios internacionales.

8.3 Sistema de monitoreo de generación del sistema fotovoltaico. Efergy Se instaló un sistema de monitoreo el cual permite visualizar en tiempo real la generación obtenida por el SFVI, así como el historial de generación en lapsos de tiempo son diario, semanal, mensual y anual. El monitoreo puede ser en tiempo real y puede ser visualizado desde cualquier dispositivo con acceso a internet. 8.4 Cable de cobre solar fotovoltaico para corriente directa. General cable Se utilizó cable solar de cobre, especial para la aplicación en sistemas fotovoltaicos en corriente directa 2000Vcd, con lo

cual se realizó la conexión entre módulos solares, protecciones e inversores.

8.5 Gabinete Kaedra de 6 espacios. Schneider Se instalaron 20 gabinetes Kaedra Schneider de 6 espacios (dos espacios para el ITM de CD y tres espacios para el

supresor de picos) un gabinete para cada serie de diez paneles solares.

8.6 Interruptor termo magnético de 16A 2 polos, para corriente directa. Schneinder Se instalaron 40 interruptores termo magnético de 16A 500Vcd. 20 interruptores instalados por cada serie de 10 paneles, dentro del gabinete Kaedra ubicado junto a los paneles. 20 interruptores se encuentran situados junto a los inversores en el gabinete Himel principal para recibir los cables de corriente directa que vienen de los gabinetes Kaedra. Estos interruptores realizan las funciones de protección térmica y protege el sistema de los cortos circuitos, también permite desconectar áreas específicas para realizar mantenimiento cuando así sea requerido.

8.7 Interruptor termo magnético de 63A 3 polos para corriente alterna. Schneider Se instalaron 5 interruptores termo magnético de 63A 500Vca, que están instalados después de los inversores en la salida

de corriente alterna (CA) como protección.

8.8 Interruptor termo magnético de 350A para corriente alterna. Schneider Se instaló 1 interruptor termo magnético de 350A 600Vca, como principal del tablero Himel que funciona como punto de interconexión con la red eléctrica de la Comisión Federal de Electricidad. 8.9 Supresor de picos 600Vcd. Bussmann Se instalaron 20 supresores de picos los cuales se encuentran dentro de los gabinetes Kaedra junto a los paneles que

tienen la función de proteger de las elevaciones repentinas de voltaje, las cuales suceden en cuestión de milisegundos y

son peligrosas para los equipos que se encuentran conectados; estos supresores de picos están conectados al sistema de

tierras del SFVI por lo cual al detectar un sobre voltaje estos lo suprimen y lo envían a tierra evitando que llegue a los

equipos conectados permitiendo así un mayor tiempo de vida al SFVI.

9.0 MANTENIMIENTO Una vez realizada la instalación, se estableció un programa de mantenimiento del sistema fotovoltaico, el cual consiste en llevar a cabo la limpieza de los módulos solares cada quince días, esto con el fin de evitar que la suciedad (polvo) que se encuentre acumulada en la superficie de los módulos solares afecte la producción de los mismos. 10.0 PROCEDIMIENTOS UTILIZADOS PARA CAPACITAR INTERNA O EXTERNAMENTE A SU PERSONAL EN

AHORRO DE ENERGÍA. Se implementaron los siguientes programas de capacitación para el personal encargado del mantenimiento y toma de lecturas del sistema fotovoltaico instalado. - Capacitación de toma de lectura y mantenimiento al sistema fotovoltaico - Capacitación de toma de lectura y mantenimiento a los inversores. - Capacitación de toma de lectura del medidor bidireccional instalado por la Comisión Federal de Electricidad. 11.0 ANALISIS DEL DESEMPEÑO ENERGÉTICO Se obtuvo un ahorro en el consumo eléctrico anual del 36.77% el cual se logró como resultado de la instalación de la instalación de un sistema fotovoltaico interconectado a la red de Comisión Federal de Electricidad, en el “Centro de Convenciones del Estado de Morelos” que cuenta con una capacidad instalada de 50kW, así como las medidas aplicadas para el consumo racional y uso eficiente de electricidad. 11.1 Indicadores antes de la instalación del sistema fotovoltaico. En la “tabla de consumos 1” que encontraremos más adelante podemos observar el consumo de electricidad que se tenía antes de la instalación del sistema fotovoltaico, durante este periodo se realizaban una cantidad de 50 eventos por año en el Centro de Convenciones del Estado de Morelos, es decir, se tenía un consumo total de energía eléctrica de 291,035kWh, un promedio mensual de 19,402.33kWh, una demanda promedio de 170.67kW y un Factor de Potencia promedio de 97.45% Por lo tanto, considerando estos números de consumo obtenidos de los recibos de la Comisión Federal de Electricidad tenemos que: 291,035kWh / 50 eventos realizados = 5,820kWh. Lo cual nos indica que se tenía un consumo promedio por evento realizado de 5,820kWh antes de instalar el sistema fotovoltaico.

Tabla 1: Indicadores de eficiencia energética.

COMPARATIVO DE CONSUMOS DE ELECTRICIDAD AL INSTALAR UN SISTEMA FOTOVOLTAICO INTERCONECTADO DE LA RED DE COMISION FEDERAL DE ELECTRICIDAD

ESPECIFICACIONES ANTES DE INSTALAR

SISTEMA FOTOVOLTAICO INTERCONECTADO

DESPUES DE INSTALAR SISTEMA

FOTOVOLTAICO INTERCONECTADO

Cantidad de eventos promedio al año. 50 70

Consumo total de energía eléctrica, kWh durante 15 meses.

291,035 257,634

Promedio consumo mensual, kWh 19,402.33 17,175.60

Demanda promedio, kW 170.67 202.67

Factor de potencia promedio, % 97.45 97.77

Indicador energético, kWh por evento 291,035kWh/50 = 5,820 257,634kWh /70= 3,680.49

Consumo promedio por evento, kWh

5,820 3,680.49

Ahorros KWh 2,226

Todos los datos indicados en la presente tabla, validados en los recibos de Comisión Federal de Electricidad. (CFE) Como se puede observar en la presente Tabla 1, indicadores de eficiencia energética, una vez instalado el sistema fotovoltaico, el consumo de electricidad total es de 257,634kWh, un promedio mensual de: 17,175.60kWh, una demanda promedio de 202.67kW y un factor de potencia promedio de 97.77% lo cual nos muestra una reducción de consumo eléctrico. Es importante mencionar que en este nuevo periodo (después de la instalación del sistema fotovoltaico) se realizan 70 eventos (a diferencia de antes que se realizaban solo 50 eventos), por lo que se tiene como resultado: 257,634kWh / 70 eventos = 3,680.49kWh

Indicadores después de la instalación del sistema fotovoltaico. Con lo cual tenemos un consumo promedio por evento realizado de 3,680kWh. Lo que representa un ahorro mensual de 2,226 kWh mensuales ahorrados. Al año:

11.2 Análisis del desempeño energético sin la instalación del sistema fotovoltaico. Por lo tanto, podemos concluir que si se hubiera continuado con el consumo que se tenía antes de la instalación del SFVI y basándonos en la cantidad de eventos que se realizan hoy en día tendríamos que: 5,820.70kWh x 70 eventos = 407,449kWh (Este hubiera sido el consumo si no se hubiera instalado el sistema fotovoltaico. Sin embargo, considerando que ahora el consumo es de 3,680.48kWh por evento, tenemos que: 3,680.49kWh x 70 eventos = 257,634kWh Por lo que podemos observar que se ha reducido el consumo eléctrico anual del inmueble siendo que actualmente se incrementó en un 40% el número de eventos realizados al año de los que se realizaban anteriormente.

GRAFICO 1 COMPARACIÓN CONSUMO DE ELECTRICIDAD kWh

COMPARADO CON LA GENERACIÓN DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO.

CENTRO DE CONVENCIONES DEL ESTADO DE MORELOS.

En la gráfica superior se muestra el consumo eléctrico mensual facturado por CFE durante el año 2014 así como también

podemos ver la generación mensual estimada del sistema fotovoltaico instalado.

11.3 Sistema de medición Para realizar las mediciones se instaló un equipo de lo más avanzados en tecnología para el análisis de redes eléctricas, puede monitorear en tiempo real los parámetros eléctricos más importantes de cualquier red eléctrica, además puede registrar valores de distorsiones armónicas tanto en magnitud como en porcentaje. Todo esto de acuerdo a lo indicado en el punto 8.3 11.4 Comparativo de consumos kWh antes de la instalación de A continuación, se presentan el consumo energético mensual de 15 meses, antes y después de la instalación del sistema fotovoltaico, así como la demanda y el factor de potencia.

12.0 MARCO LEGAL NORMATIVO A CUMPLIR Para la instalación del sistema fotovoltaico, todos los componentes utilizados, cumplen con normatividad internacional, entre los que destacan, cumplimientos con normas de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), certificaciones UL lo que garantiza seguridad al usuario, certificaciones de acuerdo a la norma International Standardization Organization. El mono conductor de cobre fotovoltaico cumple con la Norma Oficial Mexicana. NOM-001-SEDE-2012, instalaciones eléctricas (utilización). 13.0 CONCLUSIÓN DEL ESTUDIO. Una vez realizado este estudio de caso de éxito, se puede constatar de manera clara y específica, que mediante la instalación de paneles fotovoltaicos se pueden tener ahorros considerables de energía, ahorros económicos y contribuir a la disminución de gases de efecto invernadero. El cable de cobre utilizado ofrece beneficios de alta calidad y de alta eficiencia, lo que hace ver que la utilización del cobre en este tipo de sistemas lo hace funcionar de manera adecuada y lo que lo hace ampliamente segura la instalación, es resistente a la humedad y a la intemperie por lo que lo hace altamente recomendado para este tipo de instalaciones. La empresa Alcione, S.A. de C.V. empresa encargada de la instalación de este sistema tiene una gran experiencia en este tipo de instalaciones, inició operaciones en el año de 1989, se ha consolidado como uno de los importantes distribuidores de material y equipo eléctrico en el país, cuenta en la actualidad con 18 sucursales, con las cuales da cobertura a todo el país, sus oficinas generales están ubicadas en la ciudad de Cuernavaca, Morelos.

14.0 BIBLIOGRAFÍA 14.1 ISO-50001:2011 Energy management systems -- Requirements with guidance for use 14.2 ISO-50006:2014 Energy management systems -- Measuring energy performance using energy baselines (EnB) and

energy performance indicators (EnPI) -- General principles and guidance 14.3 Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica. 14.4 http://morelos.gob.mx/?q=prensa/nota/utez-upemor-y-centro-de-convenciones-premios-por-ahorro-de-energia 14.5 http://www.alcione.mx/noticias/premio-nacional-de-ahorro-de-energia-2012/ 14.6 http://www.moreloshabla.com/morelos/utez-upemor-y-centro-de-convenciones-ganan-premio-estatal-de-ahorro-de-

energia-2015/ 14.7 http://www.cfe.gob.mx/Industria/Paginas/Industria.aspx

14.8 http://centroconvencionesmorelos.com/

14.9 http://www.fide.org.mx/index.php?option=com_content&view=article&id=128&Itemid=271

14.10 http://www.cleanenergyministerial.org/Energy-Management-Leadership-Awards

14.11 http://app.cfe.gob.mx/aplicaciones/ccfe/tarifas/tarifas/tarifas_negocio.asp?Tarifa=5&Anio=2016&mes=9

Noviembre de 2016. Realizó Antonio Muñoz Trejo

CONSULTOR EJECUTIVO PROCOBRE MÉXICO.