aprovechamiento eficiente de la energía en edificios · 2015-02-03 · representan un alto...
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APROVECHAMIENTO
EFICIENTE DE LA
ENERGÍA EN EDIFICIOS
FiturGreen2013. La energía y el turismo
El Centro Mario Molina es una asociación civil, independiente y sin fines
de lucro, creada en 2004 para dar continuidad y consolidar en México las
actividades que durante su vida, el Dr. Mario Molina ha desarrollado.
Su propósito es encontrar soluciones prácticas, realistas y de fondo a los
problemas relacionados con la protección del medio ambiente, el uso de la
energía y la prevención del cambio climático, a fin de fomentar el
desarrollo sustentable.
¿Quienes somos?
El Centro Mario Molina tiene como propósito encontrar soluciones
prácticas, realistas y de fondo a problemas complejos relacionados con la
prevención del cambio climático y la promoción del desarrollo sustentable,
el uso eficiente de la energía y la protección del medio ambiente, a través
de la generación de consensos entre todos los involucrados, incluyendo la
sociedad civil, las autoridades nacionales y extranjeras y los organismos
internacionales.
Misión
Representan un alto porcentaje del consumo final de electricidad y gas.
Determinan en gran parte del país la demanda máxima del sistema eléctrico.
Las decisiones que se toman al diseñarlos tienen efectos por muchos años; su diseño determina la calidad de vida de las personas, la productividad y la competitividad económica.
Deben ser diseñados y operados con mucho mayor eficiencia energética.
Porqué son importantes los edificios como usuarios finales de energía?
20
40
60
80
100
CANADÁEUA
MÉXICO
33%
40%
17%
Participación de los edificios en América del Norte
Comisión para la Cooperación Ambiental de América del Norte, 2008
2010
1000
2000
3000
0
2030
2220 MtCO2
1789 MtCO2
Comportamiento
esperado al 2030
Porcentaje del consumo nacional de energía que corresponde a edificaciones
El Programa Especial de Cambio
Climático plantea para México reducir en
el 2018, 83.2 MtCO2eq
Ley General de Cambio Climático
Los edificios como usuarios finales de la energía en México son importantes para alcanzar esta meta
Los edificios representan el 18% del consumo total de energía en México
BNE
Balance nacional de energía 2013, SENER
909 PJ (18%)
1,612 PJ (33%)
2,262 PJ (46%)
158 PJ (3%)
4,941 PJ
Consumos de energía en México
Transporte: 46 % Industria: 33 %
Edificaciones: 18%
Agropecuario: 3 %
por sector
por subsector
Vivienda: 83 %
Comercial: 14 %
Público: 3 %
UNAM, 2010
Hoteles
Ejemplo: Uso final de la energía eléctrica en edificios de hospedaje por región climática (%)
FUENTE: II de la UNAM para el CMM, 2010
Su objetivo es lograr cero emisiones de carbono, cero consumos de energía fósil o inclusive, que exista un balance positivo de energía
Políticas internacionales para nuevas edificaciones (comerciales o residenciales)
Fuente:Elaborado por CMM (2010) con base en las políticas vigentes de los países referidos.
Alemania
Inglaterra
EUA
Noruega
Francia
Holanda
Italia
Unión Europea
Financiamiento federal: Edificaciones nuevas
Y existentes
Edificaciones nuevas Y existentes
Edificaciones nuevas Y existentes
The Lighthouse, UK
Zero emission prototype
R128, Stuttgart
Zero energy house
Imagen objetivo: Emisiones
80
104
122
140
190
432
7185 89
80
33 38 39 35
123
128 115
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
2006 2010 2015 2020 2030 2050
MtC
O2e
Año
Sector de la
construcción
Sector
residencial
Sector
comercial
Metas de mitigación de emisiones
Edif. Nuevos
Meta: 50%
Edif. Nuevos
Meta: 80%
+ 5% retrofit
Edif. Nuevos
Meta: 100%
+10% retrofit
- 317
MtCO2eq
+ 35
Línea base
Eficiencia energética
Instrumentos regulatorios
Instrumentos voluntarios
México
E.U.A. NOM-008-ENER-2001, Eficiencia energética en edificaciones, envolvente de edificios no residenciales
CONAVI, Código de edificación de vivienda
ETIQUETA VERDE, Criterios e indicadores para desarrollos habitacionales sustentables en México. CONAVI
NOM-007-ENER-2004, Eficiencia energética en sistemas de alumbrado en edificios no residenciales
Code of Federal Regulations, Part 434. Energy Code for New Federal Commercial and Multi
Family High Rise Residential Buildings
Code of federal regulations, Part 435. Energy Efficiency Standards for New Federal Low Rise
Residential Buildings
BASF, Near-Zero Energy Home Paterson, NJ
IECC, Building Energy Codes Program
USGBC, LEED 2009 for New Construction and Major Renovations
CALGREEN Code, 2010 Green Building Standards Code
VCS (Voluntary Carbon Standard), Methodology for Weatherization of Single
Family and Multi-family Buildings
ANSI/ASHRAE/USGBC/IES Standard 189.1-2009, Standard for the Design of High-
Performance Green Buildings Except Low-Rise Residential Buildings
PCE- DF, Programa de Certificación de Edificaciones Sustentables
NMX-C-460-ONNCCE-2009, Industria de la construcción - aislamiento térmico
NOM-013-ENER-2004, Eficiencia energética para sistemas de alumbrado en vialidades y áreas
exteriores públicas
NOM-018-ENER-1997, Aislantes térmicos para edificaciones
NOM-020-ENER-2011, Eficiencia energética en edificaciones, envolvente de edificios residenciales
NMX-AA-164-SCFI-2012, Edificación sustentable
NMX NMX-AA-171-SCFI-2013, Desempeño ambiental en hoteles
1
•Observación directa •Muestreo y análisis estadístico •Entrevista a usuarios •Captura de información en
aplicación personalizada •Generación de reportes
2
•Instalación del analizador de calidad eléctrica
•Recopilación de datos •Análisis de información
3
•Análisis de información •Modelado estadístico •Evaluación de resultados con
estándares de calidad eléctrica •Conclusiones finales
0
20,000
40,000
60,000
80,000
100,000
120,000
140,000
160,000
180,000
feb-10 mar-10 abr-10 may-10 jun-10 jul-10 ago-10 sep-10 oct-10 nov-10 dic-10 ene-11
Co
nsu
mo
de
en
erg
ía e
lect
rica
(kW
h)
Levantamiento de la demanda instalada
Medición directa de variables eléctricas
Análisis de la facturación de consumo energía eléctrica
EDIFICACIONES SUSTENTABLES Medición de edificaciones representativas Metodología
Fuente: Centro Mario Molina, 2012
Envolvente en las edificaciones
Limitar las ganancias de calor de las edificaciones a través de su envolvente Racionalizar el uso de energía en los sistemas de enfriamiento
Ecuación general:
𝝓𝒑 ≤ 𝝓 𝒓
ϕ𝑝 = 𝐺𝑎𝑛𝑎𝑛𝑐í𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑣é𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑦𝑒𝑐𝑡𝑎𝑑𝑜
ϕ 𝑟
= 𝐺𝑎𝑛𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑣é𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎
+
1. DIAGNÓSTICO DE EDIFICIOS DE HOSPEDAJE. Con la colaboración del Grupo
Posadas y del Programa GIZ se alcanzó un horizonte de 532 edificios valorados.
Edificios destinados al hospedaje
Línea promedio de
consumo eléctrico Zona bioclimática (ICEE)
ICEE Superficie
construida Templada
Cálido
seco
Cálido
sub-
húmedo
Cálido
húmedo
kWh/m2
año
± de 5,000
m2 65 112 129 109
- de 5,000
m2 60 90 67 100
Línea base
NMX-AA-171-2CFI-2013 Requisitos y
especificaciones de desempeño
ambiental en hoteles
Manual de evaluación de la
eficiencia energética en
hoteles
Promovimos la eficiencia energética en hoteles mediante una norma y un manual para evaluar el consumo de energía, medir su desempeño y reducir costos
Se elaboraron contenidos
para el tema de uso eficiente
de la energía
Límite máximo de
consumo eléctrico Zona bioclimática (ICEE)
LMCE Superficie
construida Templada
Cálido
seco
Cálido
sub-
húmedo
Cálido
húmedo
kWh/m2 año
± de 5,000 m2 60 90 120 90
- de 5,000 m2 35 50 50 45
Uso de energía limpia (renovables y/o cogeneración) 30% de producción de agua caliente a partir de energía renovable o cogeneración.
Envolvente Aplicación de NOM 008 con mayor aislamiento térmico
Uso de equipos eficientes: Actualización de eficiencias de diseño en equipos y dispositivos de… Iluminación Aire acondicionado Calentadores de agua Calderas Motores Refrigeración
Se definieron estándares de desempeño más estrictos que las NOM, basados en ASRHAE,
Energy Star y FIDE
Norma voluntaria para hoteles sustentables
Poliisocianurato, alero de 1 m
Evaluación económica
$(3,000.00)
$(2,000.00)
$(1,000.00)
$-
$1,000.00
$2,000.00
$3,000.00
$4,000.00
$5,000.00
NOM 2.5 cm 5.1 cm 7.6 cm 10.2 cm Vidrio
Low-E - 291
1,514
406
1,108
3,211
990
2,222
759
520
239
537
756
- 219
471
762
733
2,639
- 1,906
Beneficio actualizado
Inversión
Beneficio neto marginal
Valor que cumple la norma
Valor que cumple la NOM 008
Pe
so
s
Espesor del aislante térmico
Elaboración propia CMM (Abril 2013)
Se han evaluado propuestas diversas de mejora,
sustitución y elección de equipos y materiales:
envolvente, caldera, acondicionamiento del aire
Estudios de costo beneficio y marginalidad
Rentabilidad hoteles existentes 7.7 7.5
5.9 5.7
3.4 2.4 2.0 1.6 1.4 1.3 1.2 1.1 1.1 1.0 1.0 0.6 0.4 0.4 0.4
7.9
6.0 6.1 5.9
3.5
2.1 2.1 1.7 1.4 1.4 1.2 1.1 1.1 1.0 1.0 0.6 0.4 0.4 0.4
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Relación Beneficio/Costo Sustitución
B/C Considerando CO2
Aire acondicionado Calentadores solares Iluminación Envolvente
Rentabilidad de tecnologías en hoteles nuevos 10.6
9.5
8.2 7.8 7.6 7.1 6.9
4.4 3.5 3.1 2.8
1.9 1.4 1.4 1.3 1.2 1.1
0.4 0.4
11.0 9.8
8.4
6.3
7.9 7.3 7.1
4.5 3.6
3.1 2.4
1.8 1.4 1.4 1.4 1.2 1.1 0.4 0.4
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GN
aSO
LAR
Relación Beneficio/Costo Hoteles Nuevos
B/C Considerando CO2
Evaluación económica
Envolvente
• Se instalaron registradores de
temperatura y humedad relativa
(%HR) en habitaciones
orientadas en el norte, este,
sur, oeste y al centro del edificio
por periodos de 7 días; de
forma paralela al exterior del
establecimiento.
• Se registro el consumo de
energía eléctrica de las bombas
de calor de forma individual en
las habitaciones así como el
consumo total del HVAC en
tablero central.
• Simulación de condiciones
térmicas y consumos eléctricos
bajo métodos constructivos que
cumplen las normas de eficiencia
en envolvente.
Habitación 403
Habitación 408
Habitación 414
Habitación 425
Habitación 420
Norte
Este
Sur
Oeste
N
O
E
S
Envolvente
La envolvente acristalada
presenta una alta ganancia y
una alta perdida de energía
a lo largo del día.
18 °C
19 °C
20 °C
21 °C
22 °C
23 °C
24 °C
25 °C
26 °C
27 °C
12:00:00 p.m. 12:00:00 a.m. 12:00:00 p.m.
Variación térmica en habitaciones por fachada de hotel –promedio día
en verano 2014-
Norte
Oeste
Centro
Este
SUR
Evaluación Envolvente Hotel CDMX
Orientación
fachada
Ganancia térmica (W)
Actual NOM-008-
ENER-2001
NMX-171-
SCFI-2014
Oeste 1,035 581 458
Norte 576 353 302
Este 858 528 412
Sur 1,086 549 417
HVAC (MWh)
Ahorro anual
electricidad 0 105 134
% 0 32% 41%
Emisiones
mitigadas (tCO2eq) 20 años 776 992
Motores eléctricos
Cantidad de motores medidos 20
Porcentaje de carga promedio 67%
Eficiencia operativa promedio 74%
Eficiencia promedio motores nuevos 92%
Horas de operación anuales promedio (h/año)
2,938
Porcentaje promedio de operación 34%
Ahorro anual total (mx$) $263,148
Inversión total motores nuevos (mx$) $299,796
INVERSIÓN total/ AHORRO total anual 1.14
Ahorro anual electricidad (MWh) 165
Emisiones mitigadas (tCO2eq)* 606
*A lo largo de la vida útil de los motores, 10 años
Equipos abundantes y de alto consumo eléctrico en hoteles (similar en industria y otros servicios). 68% del consumo en el caso de estudio es por motores. Objetivo: promover la sustitución de motores en hoteles, a partir de información que brinda la medición de parámetros operativos.
Hotel en Reforma
Hotel en Reforma
92% 92% 92% 95% 95% 94% 92% 92% 91% 92% 92% 92% 92% 92% 92% 92% 92% 90% 92% 92%
61%
70% 70%
84% 83% 83% 77%
65%
73%
61%
83%
65%
79% 73%
78%
71%
54%
81% 82% 80%
40
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Nueva eficiencia Eficiencia operativa
69
98 98
11 10
24 18
7 13
37
172
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30
12 13 8 5
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Payback (meses)
La obtención de eficiencias operativas disminuye la incertidumbre en el cálculo de ahorros.
El mayor ahorro está en los motores con más horas de operación al año. • TIR y la relación B/C son altas • Recuperación, parámetro definitorio • 12 motores con retorno menor a 2 años 18% incremento promedio
Motores eléctricos
¡GRACIAS!
Fuente: http://noticias.es.msn.com/verde/fotos.aspx?cp-documentid=154967562&page=1