Sistemas de Monitorización y Telecontrol como herramienta para la

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Índice
1 ¿Qué son los sistemas de monitorización y telecontrol?������������������������������������������������������ .3
2 Ventajas de implantar un sistema de monitorización y telecontrol����������������������������������������� .4
3 Ejemplos de ineficiencias que se pueden detectar con un sistema de monitorización y telecontrol��� .5
4 Ejemplos de actuaciones que se pueden llevar a cabo si disponemos de un sistema de
monitorización y telecontrol�������������������������������������������������������������������������������������� .5
5 Componentes básicos de un sistema de monitorización y telecontrol ������������������������������������� .6
6 Alcance�������������������������������������������������������������������������������������������������������������� .8
7 Claves para la correcta implantación de un sistema de monitorización y telecontrol������������������� .10
8 La monitorización en los Sistemas de Gestión Energética: cumplimiento de la ISO 50001�������������� .10
9 La monitorización en un contrato de servicios energéticos: medida y verificación de ahorros����������.11
10 La monitorización como ayuda para la realización de auditorías energéticas�����������������������������.11
12 Casos prácticos ��������������������������������������������������������������������������������������������������� .15
Monitorización y telecontrol en la eficiencia energética
11 Predicción energética y gestión de la demanda��������������������������������������������������������������� .12
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Va dirigido a profesionales y en general
personal no experto, que se están planteando
incorporar una herramienta de este tipo y/o
quieren conocer las implicaciones y ventajas
que ofrecen estos sistemas de cara a la mejora
de la gestión energética. Pretende por tanto
ofrecer una visión general de los aspectos más
relevantes de la monitorización y telecontrol
de consumos energéticos.
Han participado en la redacción de este documento las siguientes
empresas de A3e – Asociación de Empresas de Eficiencia Energética:
ABB, ATISAE, BUREAU VERITAS, CREARA, DEXMA, ENERGY MINUS,
ESEN INGENIERÍA, EUROCONTROL, FUNDACIÓN f2e, GRUNDFOS, INERSUR,
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA ENERGÍA (ITE), ION SMART ENERGY,
J2 INGENIEROS, LAENSA, NOGAWATIO, SEINON y SINCEO2.
Los Sistemas de monitorización tienen por
objeto proveer información sobre parámetros
energéticos de una instalación, edificio,
industria,… para la optimización de la gestión
de los consumos energéticos.
Hablamos de telecontrol cuando el sistema
permite la actuación sobre la instalación
monitorizada de forma remota.
La monitorización nos permite tomar conciencia
sobre los consumos y la información que
aporta es la base de la gestión energética.
El telecontrol nos permite operar sobre las
instalaciones para optimizar los consumos.
Son las herramientas básicas del gestor energético, para la
realización de estudios e informes de eficiencia energética,
y para la toma de decisiones que permita la optimización de
los consumos.
Los sistemas de monitorización y telecontrol permiten efectuar una correcta gestión energética
a través de:
Monitorización y telecontrol en la eficiencia energética
››La medición de parámetros clave de una
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La coordinación del grupo de trabajo ha sido llevada a cabo por:
SINCEO2
instalación, como potencia activa y reactiva,
energía activa y reactiva, etc.
››El control de la calidad del suministro*
(interrupciones, huecos, sobretensiones,...)
a través de parámetros como el voltaje
fase a fase.
››La imputación de costes, la mejora de la
productividad a través de la obtención de
indicadores energéticos y económicos, y
la adquisición de medidas de contadores
de diferentes fuentes (gas, termiasw, agua,
impulsos de proceso, etc.).
››La sectorización de consumos y las
comparativas dentro de una misma sede o
entre distintas sedes.
››La adquisición de lecturas de múltiples
sensores medioambientales.
››La programación y recepción de alarmas
que alerten de incidencias en el consumo
cuando éstas se produzcan.
››La activación y desactivación de cargas de
forma remota (telecontrol).
››El análisis y optimización de la contratación
de energía para el cliente.
››La emisión de informes de eficiencia
energética con diagnósticos y propuestas
de actuaciones para el ahorro.
*Siempre que se usen equipos con clase de precisión
tipo fiscal al menos 0’2 S (IEC62053)
Monitorización y telecontrol en la eficiencia energética
Introducción
El presente documento, tiene por objeto poner
de manifiesto la importancia de implantar
sistemas de monitorización y telecontrol,
de cara a realizar una correcta gestión
energética, que permita conseguir ahorros a
la organización que lo implanta.
¿Qué son los sistemas de monitorización y
telecontrol?
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Ventajas de implantar un sistema de
monitorización y telecontrol
»»Ahorro económico asociado sin realizar inversiones
Disponer de un sistema de monitorización y
telecontrol permite visualizar en tiempo real los
consumos, variables e indicadores energéticos
de las instalaciones que se controlan, para
poder poner en marcha medidas de ahorro, y
verificar sus efectos de forma inmediata.
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Ejemplos de ineficiencias que se pueden detectar
con un sistema de monitorización y telecontrol
›› Dimensionado incorrecto de la potencia
contratada o los periodos tarifarios
basándose en el cálculo del maxímetro.
›› Consumos latentes no deseados.
›› Consumos fuera de horarios previstos
(iluminación, calefacción,…).
›› Desajuste de los “set point” de los sistemas
de climatización.
›› Incorrecto funcionamiento de las baterías
de condensadores.
Estas medidas no conllevan inversiones
en eficiencia energética (mejoras en las
instalaciones), y pueden suponer ahorros que
en la mayoría de los casos son de entre el 5%
y el 20%.
›› Desequilibrio de fases / cargas.
›› Presencia de armónicos, etc.
»»Reducción de los tiempos de Gestión
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La automatización de algunas acciones por
parte del sistema, sin la intervención directa de
los técnicos, minimiza los recursos necesarios
para la gestión energética.
La actuación remota reduce notablemente
los tiempos de gestión ya que no requiere
la presencia física en la propia instalación. El
tratamiento de los datos recabados de forma
automática, facilita la gestión reduciendo los
tiempos invertidos en su análisis.
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Ejemplos de actuaciones que se pueden
llevar a cabo si disponemos de un sistema de
monitorización y telecontrol
››Ajustar la potencia contratada y los
periodos a utilizar en función del criterio de
máximo ahorro en la factura.
››Avisar al personal de mantenimiento
de fallos detectados en parámetros de
configuración (set point, horarios, etc.).
›› Detectar maquinaria que opera con
rendimiento energético inadecuado.
La monitorización permite una correcta gestión energética
(automática o no) y conlleva ahorros sin realizar inversiones en
renovación de instalaciones, en ocasiones superiores al 20%
›› Supervisar el trabajo de las contratas
de mantenimiento. ¿Ha mejorado o
empeorado el rendimiento de una
máquina tras una intervención?
›› Planificar la demanda, controlando cargas
para no superar la potencia contratada.
››Aleccionar y educar al personal respecto
a sus hábitos de consumo en base a
datos objetivos de consumo comparando
localizaciones.
›› Planificar los sistemas de climatización en
base a las estimaciones de previsión del
tiempo.
›› Medir el desempeño energético requerido
en la gestión energética de sistemas como
la certificación ISO 50001 y/o en un contrato
de servicios energéticos.
›› Establecer la línea base de consumos
y calcular los ahorros en un contrato de
servicios energéticos.
›› Detectar ineficiencias en consumos latentes,
etc.
Monitorización y telecontrol en la eficiencia energética
Monitorización y telecontrol en la eficiencia energética
La información que provee el sistema puede
centralizarse en un puesto de control, desde el
que podrán elaborarse informes automáticos
acerca de los consumos energéticos, alarmas,
averías acaecidas, modificaciones de horarios
de funcionamiento, etc.
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Componentes básicos de un sistema de
monitorización y telecontrol
Para una monitorización multienergía (eléctrica,
gas, térmica,…) así como de parámetros de
confort (temperatura, humedad, radiación,…)
y otros consumos no energéticos (agua, …),
deberemos contar con los siguientes equipos.
Comunicaciones
Las sistemas de comunicación conectan y
transmiten información entre todos los equipos
del sistema de monitorización y telecontrol.
Pueden ser de alcance local (radio módems)
o de alcance global (routers y módems
GPRS / 3G).
Software/ plataforma de gestión energética. Herramienta de análisis
›› El análisis de tendencias que le permitirá
detectar la evolución y la comparación
entre lo real y lo previsto.
›› Las alertas por eventos. Permitirá definir
avisos ante posibles irregularidades o
problemas.
›› El benchmarking o comparativa basados
en KPI’s entre localizaciones para detectar
heterogeneidades.
›› Informes de indicadores energéticos y
económicos.
Monitorización y telecontrol en la eficiencia energética
Medidores y Sensores
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Los medidores aportarán la información
sobre los consumos y otras variables que
necesitamos conocer. Pueden ser modulares
o inalámbricos.
Un caso particular de medidor es el contador
digital de compañía eléctrica o Smart Meter.
Estos contadores permiten evitar inversiones
en la adquisición de equipos de medida
donde interesa monitorizar el consumo
general de la instalación.
Concentradores
Los dataloggers o concentradores, son los Aplicaciones: Telemedida en tiempo real de
equipos de campo que concentran la captura contadores, monitorización, monitorización
de datos y envían la información al SCADA, de plantas solares, telemetría de señales
BMS, SGE, etc… Suelen trabajar bajo Linux.
multipunto, etc…
El análisis de datos puede ser automático, si
lo realiza la propia plataforma, o manual si lo
realiza el gestor energético. Algunos ejemplos
del resultado del análisis de datos son:
›› La anticipación de la factura que le
permitirá comparar con la factura de la
comercializadora.
››Asesoramiento en contratación energética:
recibir consejos de
potencia, reactiva, etc.
contratación
de
›› Gestión y emisión de informes energéticos
automatizados: de cara a ofrecer las
conclusiones obtenidas al cliente y
proponer nuevas acciones de ahorro. Estos
informes automatizados pueden provenir
tanto de las facturas introducidas al sistema
como de los valores monitorizados en la
instalación.
Monitorización y telecontrol en la eficiencia energética
El software o plataforma de gestión energética
es el elemento encargado de procesar y
tratar la información en bruto de las medidas
realizadas de cara a facilitar la interpretación
de los datos y la toma de decisiones al gestor
energético.
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Alcance
El alcance del sistema de monitorización y telecontrol dependerá de los siguientes factores:
»»Según el grado de actuación del sistema:
››Monitorización: el sistema mide o detecta y permite visualizar gráficamente la información.
››Gestión: además de medir y mostrar los datos, el sistema piensa, genera alertas que
permiten al usuario tomar decisiones en base al aviso recibido, analiza la información, realiza
comparativas, genera informes, simula facturas, etc.
››Automatización: el sistema detecta, avisa y actúa con independencia, generando un evento
de forma remota e instantánea.
»»Según el nivel de prospección de la medición:
››A nivel de acometida
››Por subsistemas: iluminación, clima, líneas de producción, centros de mando, zonas…
››Medición en cada equipo o punto de consumo energético relevante
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ooQué variables se están midiendo: electricidad (sólo consumo, o también generación), gas,
agua, generación de frio y/o calor, temperatura, emisiones de CO2
ooFuncionalidades adicionales que contempla el sistema: módulos para medida y verificación
de ahorros, seguimiento de la ISO 50.001 de sistemas de gestión de la energía, simulación de
la factura, etc.
ooLas diferentes características que facilitan el tratamiento de datos: periodicidad de la medida
(tiempo real, cuartohorario, horario… ) que el sistema sea o no multidispositivo, con diseño
adaptativo, que permita exportar datos, que tenga un sistema de alarmas, que la plataforma
sea multiidioma, panel personalizable, o incluso que soporte el funcionamiento del mercado
de otros países.
ooLos equipos de medida a instalar: el sistema de monitorización se caracterizará por ser
multi tecnología (analizadores de redes, contadores de pulsos, sensores de temperatura,
contadores térmicos, etc.), multi protocolo (Modbus, IEC-870.5-102-REE, etc), multi fabricante
de material eléctrico…
Alcance de los sistemas de monitorización
Monitorización y telecontrol en la eficiencia energética
Monitorización y telecontrol en la eficiencia energética
Se tendrán en cuenta también aspectos como:
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››Dimensionar el sistema en función de las
necesidades del cliente, las posibilidades
de medida de la instalación y de los
objetivos que se quieren conseguir. En
todo caso deberá ser escalable.
››El sistema de monitorización deberá ser
continuo e integrable con los principales
BMS del mercado.
››Además de medir y monitorizar consumos
también debemos medir y monitorizar
otras variables que no son consumos
como la temperatura interior y exterior,
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Monitorización y telecontrol en la eficiencia energética
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›› La revisión energética.
›› La identificación de las áreas de uso
significativo.
determinación
energético.
del
desempeño
›› La estimación y previsión de futuro uso y
consumo energético.
›› Identificación de algunas oportunidades
de mejora.
›› Seguimiento y registro de consumos de
energía.
››Debemos identificar los consumos y
variables (que influyan en los consumos)
más relevantes.
››Acompañamiento del cliente durante
las primeras etapas de su puesta en
producción, para resolver problemas
técnicos, de interpretación, etc
La monitorización es clave a la hora de
establecer la línea base en un contrato de
servicios energéticos, es decir a la hora de
predecir los consumos antes de la realización
de las renovaciones de las instalaciones.
Es igualmente esencial a la hora de calcular
los ahorros conseguidos como consecuencia
de las inversiones realizadas, de una manera
objetiva, y a lo largo de la vida del contrato.
El plan de medida y verificación de ahorros,
o procedimiento para el seguimiento del
desempeño energético de la instalación,
anexo al contrato de servicios energéticos,
se basará necesariamente en la información
obtenida con la monitorización.
››Personal debidamente formado para
interpretar la información y tomar las
decisiones adecuadas.
La monitorización es clave en la implantación de un sistema de
gestión energética y en el cálculo de los ahorros en un contrato de
servicios energéticos.
La monitorización en los Sistemas de Gestión
Energética: cumplimiento de la ISO 50001
La monitorización juega un papel clave
ayudando y facilitando la realización de los
diferentes aspectos contemplados en la
norma ISO 50001 como son:
›› La
ocupación, producción, etc…
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La monitorización en un contrato de servicios
energéticos: medida y verificación de ahorros
El uso de equipos y sistemas para la
monitorización de energía, facilita y asegura
una correcta medida de los consumos y
de las variables que influyen en el mismo,
y un seguimiento de los parámetros y de
los registros, necesario para constatar el
cumplimiento de objetivos.
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La monitorización como ayuda para la realización
de auditorías energéticas
›› Disponer de una información precisa
y real de los principales parámetros
energéticos, y de otras variables que
afectan a los consumos, tomados de
forma continua a lo largo de uno o varios
periodos, de forma previa a la realización
de la auditoría, facilitará enormemente esta
labor, aportando una gran fiabilidad a las
medidas propuestas.
Monitorización y telecontrol en la eficiencia energética
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Claves para la correcta implantación de un sistema
de monitorización y telecontrol
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Predicción energética y gestión de la demanda
»» Predicción energética
La predicción de la demanda eléctrica se utiliza
en la planificación de generación de la energía,
en la planificación de las redes eléctricas y en
la realización de planes de mantenimiento de
la red. Además es una herramienta útil para
la gestión energética, ya que proporciona
información al gestor energético del edificio o
industria sobre la demanda futura, ayudándole
así en la programación de horarios de
consumos de las cargas de su nodo de
consumo.
En el mercado eléctrico, la predicción de la
demanda permite a los agentes del mercado
poder gestionar sus recursos energéticos a
partir de la demanda de energía prevista.
Por tanto, algunas de las funcionalidades más
importantes, desde el punto de vista de la
gestión energética pueden ser:
oo Factores como el clima, estacionalidad,
hábitos y tipos de aplicaciones energéticas,
desarrollo económico de la región o área,
estructura productiva, etc.
›› Obtención de los parámetros necesarios
para el cálculo de la línea base.
›› Estudio de desplazamiento de cargas de
consumo en función de los precios horarios
y por períodos de la energía eléctrica.
oo El
condicionante que la generación,
transmisión y distribución de la electricidad
no puede almacenarse a gran escala con
costes razonables. Por tanto la producción
y suministro debe realizarse en tiempo
real igualando al consumo necesario,
incluyendo pérdidas
›› Proporcionar
información
al
gestor
energético del estado energético de la
instalación: indicadores energéticos, curvas
de carga de las instalaciones, consumos de
las diferentes instalaciones…
Una
predicción
de
las
necesidades
energéticas inferior o superior al consumo,
implica sobrecostes económicos en la compra
de energía o en la venta del excedente a un
precio a la baja.
Funcionalidades y Usos de la Predicción Energética
De este modo la predicción energética tiene los siguientes usos:
oo Predicción
de la demanda para la
planificación de generación de energía, de
la infraestructura de las redes eléctricas y de
los planes de mantenimiento y operación
de las mismas.
oo Predicción
de la generación eléctrica
de plantas generadoras convencionales,
distribuidas y/o renovables (eólica, solar,
etc.).
Monitorización y telecontrol en la eficiencia energética
ooCon la paulatina automatización de la
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red eléctrica que tiende a convertirse en
una Red Inteligente desde el punto de
vista sostenible y económico se hace útil
disponer de predicción de demanda a nivel
de punto de consumo final para aplicar
estrategias de gestión de la demanda
supervisada por el usuario y agentes de
la red que mejoren la demanda global
Ejemplo de telecontrol
permitiendo al mismo.
oo En el mismo sentido de la implantación de
capacidades de Red Inteligente los nuevos
usos energéticos tales como infraestructuras
o áreas optimizadas energéticamente de
manera automatizada tenderán a disponer
de sistemas de gestión de la demanda
combinados con generación distribuida
que necesitan herramientas de predicción
energética. La red dispondría de nuevos
elementos que gestionar para los cuales se
hace necesario disponer de una estimación
fiable de su consumo / producción, lo
que redundaría en un uso más racional y
eficiente de estos recursos con beneficios
tanto para el sistema eléctrico como para el
usuario final.
Monitorización y telecontrol en la eficiencia energética
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Además del uso de la información energética
que ofrecen los sistemas de medida, los
mecanismos de predicción deben tener en
cuenta otras variables de difícil evaluación ya
que el uso de la energía depende de:
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»» Gestión de la Demanda
Con la gestión de la demanda se buscan los
siguientes objetivos:
››1. Disminución del pico de demanda. Peak
Clipping.
›› 2. Desplazamiento de consumos de pico
a valle. Load Shifting. Se trata de obtener
un cambio de la demanda de horas pico a
horas valle.
›› 3. Incremento del consumo en horas
Monitorización y telecontrol en la eficiencia energética
valle. Valley Filling. Se trata de aumentar
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Casos prácticos
la demanda de potencia en los periodos
de bajo consumo, en las que los costes
marginales de generación son bajos.
››4. Mayor flexibilidad en la curva de carga.
Flexible Load Shape. El alcance de esta
estrategia de gestión está relacionada con
aspectos de seguridad del sistema más
que en aspectos económicos.
›› 5. Ahorro estratégico. Strategic Conservation.
Serie de programas que tienden a
penalizar ciertas formas de uso de la
energía no conveniente. Gran parte del
efecto positivo o negativo lo provocan las
tarifas, incentivos que se puedan dar y una
buena política de marketing.
›› 6.
Crecimiento estratégico. Strategic
Load Growth. Consiste en incrementar el
uso de la energía eléctrica pero de una
forma razonada y dirigida (por ejemplo,
aumentado el grado de electrificación por
el uso de nuevos servicios o por cambio
en los ya existentes).
Objetivos de la gestión de la demanda.
Casos de éxito | Sistemas de Monitorización y telecontrol
Históricamente, la gestión de la demanda ha
tenido como función principal la modificación
de los patrones de consumo de los
consumidores de energía eléctrica con el
objeto de optimizar el funcionamiento del
sistema eléctrico. Una de las definiciones de
gestión de la demanda es ‘‘Cambios en el
uso eléctrico por parte de los consumidores
finales de sus patrones de consumo normales
en respuesta a cambios en el precio de la
electricidad en periodos de tiempo o al
pago de incentivos diseñados a inducir a un
consumo menor en los momento de precios
altos de mercado o cuando la fiabilidad del
sistema está en peligro“.
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Casos de éxito | Sistemas de Monitorización y telecontrol
Casos de éxito | Sistemas de Monitorización y telecontrol
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Casos de éxito | Sistemas de Monitorización y telecontrol
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Casos de éxito | Sistemas de Monitorización y telecontrol
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Medida y Verificación de Ahorros (mayo 2012)
Analiza los protocolos de medida y verificación existentes, definiendo su utilidad,
aplicación y desarrollo en otros países. Pone en valor su utilidad y destaca los
beneficios asociados al uso de estas metodologías, y la aportación que hacen a los
contratos ESE y de eficiencia energética en general.
Alcance de las Auditorías Energéticas:
Diagnósticos, Auditorías y Auditorías Energéticas ESE (julio 2012)
Define lo que debe ser el alcance y el contenido mínimo de cada uno de los
diferentes servicios: Diagnóstico Energético, Auditoría Energética, y Auditoría
Energética ESE o de Inversión. Igualmente se estima el número medio de jornadas
equivalentes necesarias de técnicos para prestar los diferentes servicios.
Sistemas de Gestión Energética (nov 2013)
Resume las ventajas de implantar un Sistema de Gestión Energética en una
organización y el contenido de la Norma ISO 50.001.
Destacados 2012 (dic 2012)
Sintetiza lo más relevante de lo que ha hecho por A3e en beneficio de sus
asociados y del sector en 2012 (actuaciones de los grupos de trabajo y de
las delegaciones territoriales, jornadas, acciones formativas,..).
Algunos de estos documentos son públicos.
Consultalos en www.asocacion3e.org
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