NOTEBOOK

Eficiencia energética eléctrica

Actualmente el gran aumento de demanda de energía, así como las previsiones existentes a corto plazo, muestran una serie de grandes problemas a escala mundial:

  • Afectación grave al medio ambiente
  • Encarecimiento progresivo de las energías fósiles
  • Repercusiones sobre las economías
  • Falta de modelo energético

Las razones que llevan a este análisis son básicamente dos. Por un lado, la dependencia en un porcentaje muy elevado de los combustibles fósiles, tal y como se describe a continuación:

  • 80 % combustibles fósiles
  • 10 % biomasa tradicional
  • 6 % energía nuclear
  • 2 % hidráulica
  • 2 % energías renovables

Por otro lado, el 15% de la población mundial consume el 53% de la energía generada. Este hecho es especialmente importante en un momento en que existen economías emergentes en proceso de desarrollo, lo que está implicando un gran incremento de sus consumos de energía.

Por tanto, para poder compatibilizar las necesidades de energías actuales y futuras, con el medio ambiente y las economías, existen dos líneas de trabajo muy importantes:

  • La implantación de energías renovables
  • Un uso racional y consciente de la energía, o lo que es lo mismo, la necesidad de fuertes políticas de Eficiencia Energética

CIRCUTOR le va a dar los consejos necesarios para que usted consiga tener una instalación eléctrica energéticamente eficiente.

Qué es la eficiencia energética eléctrica

Se entiende por eficiencia energética eléctrica, la reducción de las potencias y energías demandadas al sistema eléctrico sin que afecte a las actividades normales realizadas en edificios, industrias o cualquier proceso de transformación.

Además, una instalación eléctricamente eficiente permite su optimización técnica y económica. Es decir, la reducción de sus costes técnicos y económicos de explotación.

En definitiva, un estudio de ahorro y eficiencia energética comporta tres puntos básicos:

  • Ayudar a la sostenibilidad del sistema y medio ambiente mediante la reducción de emisiones de CO2 al reducir la demanda de energía
  • Mejorar la gestión técnica de las instalaciones aumentando su rendimiento y evitando paradas de procesos y averías
  • Reducción, tanto del coste económico de la energía como del de explotación de las instalaciones

Desde un punto de vista técnico, para la realización de una instalación eléctrica eficiente se plantean cuatro puntos básicos:

  • Gestión y optimización de la contratación
  • Gestión interna de la energía mediante sistemas de medida y supervisión
  • Gestión de la demanda
  • Mejoras de la productividad mediante el control y eliminación de perturbaciones

Cuestiones básicas sobre eficiencia energética eléctrica

Una vez explicados los cuatro puntos básicos, se plantea para cada uno de ellos una serie de preguntas. Éstas pretenden identificar los objetivos a trabajar para tener una instalación eléctricamente eficiente.

Gestión y optimización de la contratación

¿Es su contratación eléctrica la más adecuada a sus necesidades?
¿Sabe que una mala calidad de onda eléctrica puede afectar a sus procesos productivos?

Medida

¿Es consciente de cómo, cuándo y dónde consume la energía?
¿Está seguro de que toda la energía que está consumiendo es necesaria?

Gestión de la demanda

¿Puede reducir sus consumos de energía eléctrica sin afectar a los procesos o actividades realizadas?
¿Es posible una mejora del rendimiento de las instalaciones?

Mejora de la productividad

¿Existe una forma de evitar las paradas y averías de sus equipos eléctricos?
¿Puede entonces mejorar la productividad de sus procesos?

Realizar estudio de eficiencia energética eléctrica

El primer paso a realizar en un proceso de eficiencia energética eléctrica es la diagnosis y auditoría de energía eléctrica. En ella, se va a proceder a tomar e interpretar mediciones de potencia y energía, así como de todas las variables necesarias para la posterior toma de decisiones.

Para ello, existen dos puntos claves a tener en cuenta:

  • Qué se pretende obtener de las medidas
  • Qué puntos de medida son los idóneos

No obstante, hay dos formas de realizar la auditoría, que depende de la instalación objeto de estudio:

Instalaciones sin sistema de medida y supervisión

En este caso, se tiene que realizar una campaña de mediciones mediante equipos portátiles de medida. Estos equipos permiten el almacenamiento, en su memoria, de todas las variables seleccionadas (potencias, energías, THD, corriente, etc.).

Se realizan tantas medidas como puntos se hayan considerado críticos o necesarios.

En función del tipo de proceso, se determina la duración de cada una de las medidas, con el fin de que sea representativa del estado del punto medido. Los equipos portátiles de medida aportan una gran flexibilidad, pero, por contra, no permiten la realización de un seguimiento del consumo de energía una vez se han tomado las decisiones oportunas.

Se aconseja el examen de los puntos donde se han realizado las medidas para la posterior instalación de un equipo de medida fijo y comunicado con un software de supervisión y control PowerStudio Scada. En este caso, el equipo de medida portátil realiza una función de soporte en aquellos lugares donde no se mida con equipos fijos.

Instalaciones con sistema de medida y supervisión PowerStudio Scada

Obtención de la información del sistema de medida y supervisión PowerStudio Scada existente en la instalación, mediante los datos almacenados en los históricos.
De esta forma, además de la rapidez en la obtención de la información, se puede realizar, posteriormente, un seguimiento de las variables críticas.

Esquema general de un proyecto de eficiencia energética eléctrica

Calidad de suministro y calidad de onda

La incorporación de equipos de electrónica de potencia es una realidad por las ventajas que presentan a nivel de ahorro energético y facilidad de regulación, es decir, confort.

Entre estos equipos cabe destacar todos aquellos que regulen o conviertan algún tipo de magnitud eléctrica como SAI, variadores de velocidad, arrancadores, dimmers, etc., además de los ordenadores.

Pero, la utilización de estos equipos, con todas sus ventajas energéticas, comporta la generación tanto de fugas a tierra, como de mala calidad de onda. Es decir, corrientes armónicas y de altas frecuencias.

No obstante, es importante la distinción entre calidad de suministro eléctrico y calidad de onda, lo que permite conocer el origen de las perturbaciones.

  • El primer concepto hace referencia a cómo la compañía suministradora entrega la tensión (interrupciones, huecos, sobretensiones, etc.)
  • El segundo concepto, calidad de onda, se refiere a cómo el usuario utiliza la corriente que, posteriormente, afecta a la tensión. Es en este concepto donde aparecen los problemas derivados de corrientes armónicas y altas frecuencias generados por los equipos ya mencionados

Costes de una instalación eléctrica

Tal y como se ha comentado anteriormente, una instalación eficiente, además de la reducción del consumo eléctrico, comporta una reducción de los costes de explotación de la instalación.
Para facilitar su comprensión se explica cada uno de ellos de forma detallada.

Costes técnicos

Qué son:
Se entiende como coste técnico la pérdida de capacidad de transporte y distribución, así como calentamientos (pérdidas por efecto Joule), perturbaciones y caídas de tensión en instalaciones y sistemas eléctricos.

Quién los produce:
Las causas responsables de esta saturación de las instalaciones son las siguientes:

  • Puntas de máxima demanda de energía
  • Existencia de potencia reactiva
  • Existencia de corrientes armónicas
  • Líneas con cargas desequilibradas
  • Utilización de receptores no eficientes

Cómo se reducen:
La reducción de los costes técnicos se realizan mediante:

  • Compensación de energía reactiva
  • Filtrado de armónicos
  • Equilibrado de fases
  • Amortiguación de las puntas de máxima demanda y, en la medida de lo posible, su reubicación
  • Utilizando receptores eficientes

Qué aporta la mejora de los costes técnicos:

  • Menor consumo de energía
  • Mayor rendimiento de las instalaciones mediante un mejor aprovechamiento de las líneas de distribución y transformadores
  • Reducción de pérdidas y calentamientos en líneas y equipos
  • Reducción del número de averías
  • Continuidad del servicio eléctrico
  • Reducción de los costes económicos de explotación

Qué son:
Los propios de una factura no optimizada y el importe consecuencia de los costes técnicos generados. Se pueden clasificar en dos tipos:

  • Costes visibles
  • Costes ocultos

1- Costes visibles

Aquellos que se deducen de la interpretación de la factura eléctrica:

  • Potencia contratada no adecuada
  • Tarifa eléctrica no adecuada
  • Consumo horario de energía
  • Puntas de demanda
  • Consumo de energía reactiva

Cómo se reducen
Mediante un estudio de la factura eléctrica pueden definirse las acciones adecuadas para reducir el coste global.

  • Ajuste de potencia contratada y, si procede, cambio de tarifa. Esta acción no presenta prácticamente coste alguno. No obstante, antes de realizar un reajuste de potencia contratada o de tarifa, se recomienda estudiar los procesos y los consumos de energía para ver si la demanda se ajusta a las necesidades reales
  • Eliminación del recargo o coste de la energía reactiva mediante su compensación. Para ello, se instala una batería de condensadores que, en la mayoría de los casos, queda amortizada a los pocos meses de su montaje
  • Amortiguamiento de las puntas de máxima demanda. Consiste en no sobrepasar el máximo de potencia permisible por la compañía suministradora y, cuando sea posible, reubicar las cargas en momentos en las que la demanda de energía sea menor

2- Costes ocultos

Qué son
– Todo aquel consumo de energía no necesario. El coste que representa tanto en término de potencia, como de energía, de todos aquellos consumos no realmente necesarios o que pueden ser prescindibles durante un cierto tiempo
– Todos aquellos que tienen su origen en los costes técnicos y en la utilización de receptores que generen perturbaciones. Estos, no siendo evidentes, pueden representar un gasto importante para la empresa. Se dividen, a su vez, en dos tipos:

  • Costes en instalaciones eléctricas
    • Ampliación de instalaciones como consecuencia de:
      • Sobrecarga de líneas
      • Sobrecarga de transformadores
    • Pérdidas económicas por efecto Joule en distribución. Este concepto es especialmente importante en distribución eléctrica y en industrias con grandes distancias de líneas
    • Averías en máquinas (motores, transformadores, variadores de velocidad, etc.) y equipos de control (ordenadores, PLC)
  • Costes en procesos productivos
    • Paradas de instalaciones
    • Pérdidas de producto no finalizado
    • Costes adicionales en horas de mano de obra

Cómo se reducen

  • Realizando un estudio de eficiencia de la empresa o industria
  • Mediante la corrección de los costes técnicos detallados en el punto anterior

Qué aporta la mejora de los costes económicos visibles y ocultos

  • Menor consumo de energía
  • Disminución de la factura eléctrica
  • La no necesidad de invertir en instalaciones por falta de capacidad, debido a un mal rendimiento
  • Mejora de la productividad al tener menor número de averías y paradas

Costes ecológicos

Qué son
Las emisiones de CO2 producidas por el consumo de energía no necesaria o prescindible.
Para dar una idea de su magnitud, 1 MW·h generado por energías fósiles comporta una emisión de 1 tonelada de CO2. Si hablamos de energía eléctrica mixta generada por energías primarias fósiles y renovables el ratio es de aproxidamente 0,6 toneladas de CO2 por cada MW·h.

Cómo se reducen

  • Mediante un planteamiento general del consumo de energía global de una industria o empresa.
  • Por tanto, lleva asociado una auditoría previa que determine los siguientes puntos:
  • Hábitos de consumo de energía
  • Estado de las instalaciones
  • Instalación de equipos que permitan el control y la supervisión del consumo energético de las instalaciones
  • Consumo de energía por cada planta o área de trabajo
  • Qué consumos de energía pueden ser disminuidos
  • Qué receptores deben de ser sustituidos por otros más eficientes

Qué aporta la mejora de los costes ecológicos

  • Reducción de emisiones de gases de efecto invernadero
  • Disminución de costes técnicos y económicos

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