Proyectos Eficiencia Energética en Centrales Térmicas · • Modulación de calderas y bomba de...

Proyectos Eficiencia Energética en Centrales Térmicas

Benjamín Rodriguez WProfesional Línea de Desarrollo Medición y Verificación

26 de Septiembre, 2017

Medición y Verificación

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Somos una fundación sin fines de lucro, creada en 2010, con el fin de articular las iniciativas público-

privadas en materia de eficiencia energética.

¿QUIÉNES SOMOS?

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Ser reconocida como una organización cercana, que lidera el cambio hacia un país que usa sus recursos energéticos de manera eficiente y sustentable.

VISIÓN

Promover, fortalecer y consolidar el uso eficiente de la energía a nivel nacional, contribuyendo al desarrollo competitivo y sustentable del país.

MISIÓN

Edificación

Líneas de Desarrollo

Agencia Chilena de Eficiencia Energética

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Formación de CapacidadesEducaciónIndustria y

Minería

Transporte Medición y Verificación

El Programa de Eficiencia Energética en Edificios Públicos busca mejorar y optimizar el uso de la energía de

los edificios públicos, a través de la utilización de tecnologías y buenas prácticas en iluminación, calefacción

y automatización, como también a través de la incorporación de herramientas para el desarrollo de

sistemas de gestión de la energía.

PEEEP

Si logramos que las Instituciones Públicas sean un caso de éxito, el sector privado se sumará

rápidamente.

PEEEP 2016

- 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000

Hospital Dr Juan Noé Crevanni - Arica

Hospital San Juan de Dios - La Serena

Hospital San Juan de Dios - Los Andes

Hospital San Camilo - San Felipe

Hospital Dr. Carlos Van Buren - Valparaíso

Hospital de Quilpué

Hospital San Juan de Dios - San Fernando

Hospital Guillermo Grant Benavente -Concepción

Hospital Clínico Regional de Valdivia

Hospital de Castro

471

1.555

491

2.043

626

1.034

990

3.821

11.331

517

5.010

5.566

5.127

10.705

5.408

2.499

3.585

16.831

31.217

3.318

Comparación entre consumo anual y potencial de ahorro

Potencial de Ahorro MWh/año Consumo Anual MWh/año

10 Hospitales

PEEEP 2017

Consumo total:80,8 GWh/año

Potencial de Ahorro: 15,9 GWh/año

Inversión 2017: 2.370 MM$

0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000

Hospital de Los Angeles

Hospital de Puerto Montt

Hospital de Temuco

Hospital de Osorno

Hospital de Coquimbo

Hospital Victoria

Hospital de Iquique

Hospital San Carlos

Hospital Eduardo Pereira,…

Hospital de Tomé

Hospital de Copiapo

Instituto Nacional…

MWh/año

Comparación antre consumo anual y potencial de ahorro

Potencial de Ahorro

Consumo Anual

12 Hospitales

Hospitales de Alta Complejidad

Consumo Térmico “Combustibles”:

Vapor (ACS, ACC, Esterilización, Cocina, Lavandería, etc)

Agua Caliente (ACS y ACC).

Problemática – Situación Inicial:

Hospitales de Alta Complejidad

Los Ahorros generados se deben principalmente:•Cambio de Tecnología para generación de ACS y Calefacción.•Reducción de las pérdidas en general del sistema.

• Sistemas de Gestión Térmica• Gestión de generación de ACS según demanda térmica.• Modulación de calderas y bomba de calor según carga térmica.• Gestión de calefacción según carga térmica.

• Calderas de Condensación.• Bombas de Calor.• Colectores Solares Térmicos.

Solución:

Ahorros:

Ahorros Verificados Proyectos PEEEP 2015

Hospital % Ahorro respecto de total comprometido

Hospital San Borja A. 100,4%Instituto Traumatológico 120,2%Hospital Dr. Luis Tisné 115,9%Hospital Barros Luco T. 135,6%Instituto Nacional del Tórax 123,9%Hospital El Pino 110,6%Instituto Psiquiátrico 109,3%Hospital San José 113,7%Hospital San Juan de Dios 107,5%Hospital Padre Hurtado 117,9%Instituto de Neurocirugía 121,8%

¿Qué es la Medición y Verificación?

La Medición y Verificación es el proceso que busca determinar la reducción efectiva del consumo energético generado por una

medida de eficiencia energética dentro de una instalación, mediante la medición y monitoreo, de parámetros energéticos y otros que influyen en el consumo de energía, y la aplicación de

metodologías de cálculo que permitan determinar los ahorro efectivos de dichos proyectos.

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Existen diversos protocolos a nivel mundial que permiten hacerMedición y Verificación siguiendo pasos estandarizados.

Las directrices principales que siguen estos protocolos son:

•Proyectos individuales de Eficiencia Energética•Evaluación de programas de Eficiencia Energética•Seguimiento de tendencias en Indicadores de consumo deenergía•Certificados de Eficiencia Energética (LEED).

Medición y VerificaciónProtocolos Internacionales

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Organización País Protocolo

American Society of Heating, Refrigeration and Air conditioning Engineers (ASHRAE)

Estados Unidos Measurement of Energy and Demand Savings Guidelines

Efficiency Valuation Organization (EVO) Internacional International Performance Measurement and Verification

Protocol (IPMVP)

Department of Energy, Federal Energy Management Program M&V Guidelines (US DOE FEMP)

Estados Unidos Measurement and Verification for Federal Energy Projects

California Energy Commission (CEC) Estados Unidos California Energy Efficiency Evaluation Protocols

Club des Services d’Efficacité Energétique (CLUBS2E)

Cánada Méthodes de Mesure et de Vérification (M&V)

Protocolos Internacionales

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Medición y VerificaciónProtocolos Internacionales

Organización País Protocolo

The Canadian Standards Association (CSA)

Canada Canadian Industry Program for Energy Conservation (CIPEC)

Organización Internacional para la Estandarización Internacional

ISO 50015 Energy management systems - Measurement and verification of energy performance of organizations - General principles and guidance.

NCh-ISO50015:2015 Sistemas de Gestión de la Energía - Medición y verificación del desempeño energético de organizaciones - Principios y guías generales.

Organización Internacional para la Estandarización

Internacional

• ISO 17743 Definition of a methodological framework application to calculation and reporting on energy savings.

• ISO 17741 General technical rules for measurement, calculation and verification of energy savings of projects

• ISO 17747 Determination of energy savings in organizations

• ISO 17742 Energy efficiency and savings in for countries, regions or cities

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De todos los protocolos de Medición y Verificación, el IPMVP destaca por tener un enfoque general e integral para abordar

diversos proyectos de eficiencia energética.

El alcance del IPMVP resulta suficiente para diversas aplicaciones, por lo que existen varios protocolos que se basan en éste para

abordar rubros específicos como la construcción, el transporte, etc.

Medición y VerificaciónInternational Performance Measurement and Verification

Protocol (IPMVP)

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El IPMVP entrega lineamientos generales para un correcto desarrollo del proceso de M&V:

Activ

idad

es

Medición de la energía utilizada

Monitoreo de variables y factores que afectan el consumo energético

Cálculo de la energía evitada, o ahorro, mediante una metodología preestablecida (ajustes)

Diseño de Planes de Medición y Verificación

Verificación y Redacción de Informes Demostrativos de Ahorro

Medición y VerificaciónInternational Performance Measurement and Verification

Protocol (IPMVP)

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Permite justificar pagos monetarios por ahorros conseguidos mediante garantías de ahorros.

Permite reducir costos asociados a confección de contratos por desempeño energético.

Credibilidad internacional de los informes de ahorro de energía.

Facilitar gestión y dar mayor credibilidad a los resultados de programas de eficiencia energética.

Medición y Verificación¿Por qué utilizar el IPMVP?

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IPMVP - Opciones del IPMVP

Verificación Aislada de la Medida de Eficiencia Energética. Medición del Parámetro Clave.Opción A

Opción B

Opción C

Opción D

Verificación de Toda la instalación

Simulación Calibrada

Verificación Aislada de la Medida de Eficiencia Energética. Medición de Todas las Variables.


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Diseñar el Proceso de Medición y Verificación

Obtener Datos del

Periodo de Referencia

Documentar el Plan de Medición y Verificación

Previo a la implementación de un proyecto de Eficiencia Energética


IPMVP – Pasos Básicos para la M&V

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Verificar correcta

instalación de equipos de medición

Obtener datos del periodo

demostrativo de ahorros

Calcular y reportar la

reducción del consumo

energético

Posterior a la implementación de un proyecto de Eficiencia Energética


IPMVP – Pasos Básicos para la M&V

IPMVP – Selección Periodos de Referencia y Demostrativo de Ahorros


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Se debe prestar especial atención a la selección del periodo de tiempo que será considerado como periodo de referencia y como

periodo demostrativo de ahorro.

A continuación, se muestran diferentes estrategias para definir cada uno de ellos.

IPMVP – Selección Periodos de Referencia y Demostrativo de Ahorros


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La duración de cada periodo puede ser tan breve como el tiempo en que se tarda en realizar una medición instantánea de un parámetro constante o tan largo como para recoger los diferentes tipos de operación normal de un sistema o de una instalación en operación variable.

Duración

IPMVP - Selección del Periodo de Referencia


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• Debe incluir sólo los períodos de tiempo de los que se conozcan todas las condiciones, fijas y variables, que afectan a la energía dentro de la instalación.

• Se debe priorizar utilizar el período inmediatamente anterior a la implementación de la MEE.

Consideraciones para el período de referencia

IPMVP - Selección del Periodo Demostrativo de Ahorro


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• Este periodo tiene que abarcar al menos un ciclo operativonormal de la instalación o de los equipos, para conseguir unacompleta caracterización de la efectividad del ahorro en todaslas condiciones normales de operación

• La duración de cualquier período demostrativo de ahorro setiene que determinar en función de la vida útil de la MEE y elposible deterioro del ahorro inicial con el paso del tiempo

Consideraciones para el periodo demostrativo de ahorro

IPMVP - Ajustes


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Los Ajustes se realizan para hacer comparables las condiciones en el que secalcula la energía del periodo de referencia con la condiciones del periododemostrativo de ahorro (u otras condiciones normalizadas).

Los Ajustes se deben calcular a partir de los hechos físicos identificados queafectan el consumo de la instalación dentro del límite de medida.

Existen dos tipos de ajustes:

Ajustes Rutinarios

Ajustes No Rutinarios

Asociados a Variables Independientes

Asociados al cambio en los Factores Estáticos

¿Cómo se determina el ahorro?Medición y Verificación

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Variación del consumo en el tiempo antes y después de la implementación de una Medida de Eficiencia Energética

Periodo de referencia Periodo demostrativo de ahorros

Implementación deProyecto Energético

Energía del periodo de referencia

TIEMPO

ENER

GÍA

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TIEMPO

ENER

GÍA

Aumento de producción


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TIEMPO

Energía del periodo demostrativo de ahorros


ENER

GÍA

29





Ahorro real de energía

Energía de referencia ajustada


TIEMPO

Energía del periodo demostrativo de ahorros


ENER

GÍA

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Ahorro de Energía Energía de Referencia Ajustada

Energía Periodo Demostrativo de

Ahorro= -

Cálculo de consumo de energía evitado:

IPMVP – Ecuaciones


Proyecto – Situación sin MEE

Medición y Verificación - Hospital San Juan de Dios, La Serena

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El hospital cuenta con una central térmica que utiliza Diésel comocombustible. La central térmica genera:

Vapor que es utilizado para ACC, ACS, esterilización, lavandería, centralde alimentación y precalentamiento de petróleo.o 2 Caldera de vapor 1.250 kvh

Agua caliente para calefacción.o 2 Calderas de agua caliente 581 kW

Subcentral térmica Emergencia: ACS Urgencia y CAE

Subcentral térmica Calefacción UMAs: ACC pabellones

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La MMEE consistió en la mejora del sistema térmico del HAC, en donde seintervino la generación de ACS, ACC, vapor, se implementaron mejoras deinstalación y de sistemas automáticos de control. Las medidasimplementadas se describen brevemente a continuación:

a) Implementación de sistema de control integrado

b) Implementación de sistema de termorregulación

c) Instalación de 3 calderas de condensación de 320 kWt

d) Sustitución de quemador de petróleo por quemador de GLP

modulante en caldera de vapor

e) Instalación de 1 bomba de calor de 80 kWt

Proyecto – Situación con MEE


33



34



35

ANTES DESPUÉS

C a l d e r a s d e A g u a C a l d e r a d e

C o n d e n s a c i ó n 3 2 0 k W



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I N S T A L A C I Ó N Q U E M A D O R M O D U L A N T E

Quemador posteriorQuemador previo



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Límite de Medida

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Calderas de condensación y caldera de vapor.

• El límite de medida en este caso es toda la instalación.

• Los ahorros garantizados se expresaron en kWheq de petróleo diésel(período de referencia y período demostrativo). En el caso del diésel, elconsumo seguirá siendo registrado diariamente por el área de mantencióndel HAC.

• El consumo de GLP como nuevo combustible, es medido sólo durante elperíodo demostrativo de ahorro. Se utilizará un medidor instalado por lacompañía proveedora.

Bombas de calor

• Además, para el periodo demostrativo de ahorro, se considera la medición del consumo de energía eléctrica de la nueva bomba de calor mediante el uso de un remarcador eléctrico dedicado.


Opción del IPMVP

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• Se considera la Opción C del IPMVP: Medición de toda la Instalación.Según el Volumen 1 del IPMVP, EVO 10000 – 1: 2010 (Es) para el caso deluso de combustible de la instalación, donde se utilizarán las facturas desuministro de éstos y un remarcador eléctrico.

• La medición de toda la instalación fue seleccionada debido a que se requiereconocer el ahorro energético de toda la instalación, además, existen variasMMEE implicadas y con dificultades técnicas para medirlas de formaindependiente.

• Otra razón para seleccionar esta opción, es que los ahorros esperados alimplementar las MMEE son superiores al 10% del consumo energético de lacentral térmica. En este caso, el ahorro de combustible previsto por elimplementador del proyecto es de un 38,10%, el cual es ampliamentesuperior al 10% recomendado por el IPMVP.


Período de Referencia

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El periodo de referencia corresponde a los 12 meses comprendidos entre Agosto2015 y Julio 2016. Esta información se obtuvo de registros del hospital.

Mes Año Combustible Diésel (L)

Combustible Diésel (kWheq)

Agosto 2015 41214,3 438932,1

Septiembre 2015 35814,3 381422,1

Octubre 2015 37757,1 402113,6

Noviembre 2015 32614,3 347342,1

Diciembre 2015 32257,1 343538,6

Enero 2016 28714,3 305807,1

Febrero 2016 26300,0 280095,0

Marzo 2016 29100,0 309915,0

Abril 2016 30771,4 327715,7

Mayo 2016 36185,7 385377,9

Junio 2016 35671,4 379900,7

Julio 2016 39971,4 425695,7


Variables Independiente – Ajustes Rutinarios

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Se considera como variable independiente la temperatura ambiente considerada como grados día de calefacción (GDC), con respecto a una temperatura base de 20°C. Estos GDC son presentadas en la siguiente tabla.

Mes AñoCombustible

Diésel (L)Combustible Diésel (kWh)

GDC

Agosto 2015 41214,3 438932,1 224Septiembre 2015 35814,3 381422,1 200

Octubre 2015 37757,1 402113,6 180Noviembre 2015 32614,3 347342,1 147Diciembre 2015 32257,1 343538,6 113

Enero 2016 28714,3 305807,1 48Febrero 2016 26300,0 280095,0 55Marzo 2016 29100,0 309915,0 99Abril 2016 30771,4 327715,7 127

Mayo 2016 36185,7 385377,9 176

Junio 2016 35671,4 379900,7 245

Julio 2016 39971,4 425695,7 249



42

Energía = 658,87*GDC + 258364R² = 0,8322

250.000

270.000

290.000

310.000

330.000

350.000

370.000

390.000

410.000

430.000

450.000

0 50 100 150 200 250 300

Ener

gía

(kW

heq/

mes

)

HDD/mes

Variable Valor Criterio ÓptimoCoeficiente de Correlación R2 83% >=75%

CV (RMSE) 5,91% <=10%

Estadístico t variable x 7,04 >=2



43

Mes HDD Diesel (L) Energía(kWheq)

Energía Ajustada (kWheq)

Agosto 2015 224 41214,3 438932,1 405952,2

Septiembre 2015 200 35814,3 381422,1 390139,3

Octubre 2015 180 37757,1 402113,6 376961,8

Noviembre 2015 147 32614,3 347342,1 355218,9

Diciembre 2015 113 32257,1 343538,6 332817,2

Enero 2016 48 28714,3 305807,1 289990,4

Febrero 2016 55 26300,0 280095,0 294602,5

Marzo 2016 99 29100,0 309915,0 323593,0

Abril 2016 127 30771,4 327715,7 342041,4

Mayo 2016 176 36185,7 385377,9 374326,3

Junio 2016 245 35671,4 379900,7 419788,6

Julio 2016 249 39971,4 425695,7 422424,1


Periodo de Referencia Ajustado

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200.000

300.000

400.000

Ener

gía

(kW

heq/

mes

)

Meses

Energía referencia v/s Energía ajustada

kWheq diesel 2 real kWheq diesel 2 ajustado

Periodo Demostrativo de Ahorros

45

• El periodo demostrativo de ahorros se inició en Junio del 2017.

• El período demostrativo de ahorros tiene una duración de un año.

• El seguimiento del consumo de GLP de la instalación se realizará en basea los valores obtenidos desde el medidor de GLP instalado por elproveedor. En el caso del diésel se utilizarán los registros diarios deconsumo que mantienen los operadores de la central térmica.

• En el caso del sistema de bombas de calor, se tomarán lecturas mensualesdel remarcador eléctrico.


Periodo Demostrativo de Ahorros

46

- 50.000

100.000 150.000 200.000 250.000 300.000 350.000 400.000 450.000 500.000

jun-17 jul-17 ago-17 sep-17 oct-17 nov-17 dic-17 ene-18 feb-18 mar-18 abr-18

Con

sum

o En

ergé

tico

(kW

heq)

Línea Base Ajustada vs Consumo Periodo Garantía de Ahorros

Línea Base Ajustada Consumo Periodo Garantía de Ahorros


Mes

Consumo Energético Térmico Consumo EvitadoLínea Base

Ajustada Reporte RealMedidas Térmicas

Diesel 2 GLP Electricidad Diesel 2 Energía total[kWheq/mes] [m3/mes] [kWh/mes] [lt/mes] [kWheq/mes] [kWheq/mes]

jun-17 407.929 8.821 4.369 - 234.004 173.925

jul-17 437.578 7.218 4.559 4.600 241.460 196.118

ago-17 427.695 8.902 4.729 - 236.478 191.217

sep-17 411.882 5.701 4.429 - 152.842 259.040 Total 1.685.084 30.641 18.086 864.785 820.300

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Medición y Verificación - Resultados


Mes

Cumplimiento Ahorro Contrato

Ahorro Garantizado Consumo EvitadoMedidas Térmicas % de CumplimientoEnergía

[kWheq/mes] [kWheq/mes]

jun-17 138.062 173.925 126,0%

jul-17 139.167 196.118 140,9%

ago-17 138.535 191.217 138,0%

sep-17 133.217 259.040 194,4%

oct-17 131.107

nov-17 146.202

dic-17 111.734

ene-18 100.414

feb-18 83.644

mar-18 98.738

abr-18 120.258

may-18 127.984 Total 1.469.063 820.300 55,8%

48


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