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SMARTSPACES. Ahorro de Energía en Edificios municipales utilizando TIC.

Publicado: 13/11/2014

Comunicación presentada al I Congreso Edificios Inteligentes:

Autores

  • Adela Martínez-Cachá, Teniente de Alcalde y Delegada de Medio Ambiente del Ayuntamiento de Murcia
  • María Cruz Ferreira-Costa, Directora Agencia Local de Energía del Ayuntamiento de Murcia
  • Sofía Lorenz Fonfría, Ingeniera Agencia Local de Energía del Ayuntamiento de Murcia

Resumen

La Ciudad de Murcia, a través de ALEM, la Agencia Local de Energía y Cambio Climático del Ayuntamiento de Murcia, participa con seis de sus más emblemáticos edificios municipales en el Proyecto Europeo SmartSpaces, que tiene como objetivo la introducción de las TIC en su gestión para conseguir un 20% de ahorro en sus consumos energéticos. Este proyecto lo integran 26 socios, procedentes de 8 países (Reino Unido, Francia, Alemania, Italia, España, Países Bajos, Turquía y Serbia) y 11 ciudades Europeas (Murcia, Milán, Birmingham, Bristol, Estambul, Belgrado, Leicester, Hagen, Lleida, Venlo y Moulins). Iniciado a principios de 2012, y con una duración de 3 años, el proyecto trata de desarrollar una metodología común replicable, particularizada a cada ciudad y tipología de edificio, que permita a las autoridades públicas europeas mejorar la gestión energética de los edificios que ocupan y reducir sus costes energéticos.

Introducción

El sector de los edificios públicos presenta un enorme potencial de ahorro energético en Europa, debido en muchos casos a la antigüedad de los mismos y a su bajo ratio de renovación tecnológica. En la situación de crisis económica actual, que España vive con especial intensidad, son cada vez más los ciudadanos que exigen de las autoridades que sean responsables con el gasto público. Es en este entorno, con limitada inversión pública para acometer grandes proyectos de renovación, dónde debe conseguirse el mayor ahorro energético y económico posible, sin renunciar al confort, mediante la integración de las TIC en sistemas de medición, automatización y control.

El Proyecto Europeo SmartSpaces, tiene como objetivo la introducción de las tecnologías de la comunicación y la información en la gestión energética de los edificios públicos, para conseguir un 20% de ahorro en sus consumos energéticos. En él participan 26 socios, procedentes de 8 países (España, Reino Unido, Francia, Alemania, Italia, Países Bajos, Austria y Serbia). Las ciudades piloto donde los servicios de ahorro de energía se instalarán se encuentran en 11 ciudades Europeas (Murcia, Lleida, Milán, Birmingham, Bristol, Linz, Belgrado, Leicester, Hagen, Venlo y Moulins), y las acciones se extenderán a más de 550 edificios con casi 20.000 profesionales y 6.000.000 de visitantes anuales.

En la ciudad de Murcia, los edificios en los que se está llevando a cabo las actuaciones de reducción de los consumos energéticos, elegidos por su carácter emblemático y ejemplarizante para los murcianos son: el Ayuntamiento de Murcia, con su Casa Consistorial y su Anexo, el Complejo de Edificios D. Juan Manuel que engloba la Sede de la Policía Local, Bomberos, Tráfico y Protección Civil.

Descripción del proyecto SmartSpaces Murcia

La primera fase del proyecto, consistente en el de estudio y diseño de los requisitos funcionales (necesidades de los usuarios finales para hacerles llegar la información en un formato amigable y entendible según sea su capacidad) y no funcionales (características del servicio en cuanto accesibilidad, escalabilidad, seguridad y operación) que debería tener el sistema implementado para garantizar su éxito, se llevó a cabo durante el año 2012. Como consecuencia de este estudio previo se desarrollan las especificaciones técnicas del sistema de medición, automatización y control, el cual se instala en los seis edificios piloto de la ciudad de Murcia en el primer trimestre del año 2013. Estos inmuebles tienen las siguientes características:

  • Casa Consistorial de Murcia. Ejemplo de gran edificio administrativo antiguo (siglo XIX), con grandes consumos y un importante número de empleados y visitantes.
  • Anexo al Ayuntamiento. Construido en 1990. Edificio administrativo de construcción más moderna.
  • Complejo de edificios públicos de seguridad, que alojan a Policía Municipal, Bomberos, Protección Civil, Tráfico. Tienen la particularidad de un uso de 24 horas, y de que proveen servicios de vestuarios, cocinas y dormitorios.
Casa Consistorial y edificio anexo de Murcia, y Complejo edificios de Seguridad.
Figura 1. Casa Consistorial y edificio anexo de Murcia, y Complejo edificios de Seguridad.

El Proyecto Europeo se basa en el desarrollo de un sistema integral, que mediante una base tecnológica comercial posteriormente personalizada (software y hardware),  proporcione herramientas de decisión a los usuarios del edificio piloto (ya sean profesionales energéticos, empleados y visitantes) sobre el uso adecuado de la energía. El edificio en sí mismo no va a ser inteligente, sino la persona que lo gestiona a través de la información que se le suministra. En este sentido se definen dos modelos de servicio principales:

  • Servicio de Soporte a la Toma de Decisiones (EDSS), que proporcionará consejo y guía, adaptada en función de cada perfil de los diferentes usuarios del edificio, para un comportamiento óptimo sobre el consumo energético.
  • Servicio de Gestión Energética (EMS), que permita el control zonal o centralizado de forma automatizada de los diferentes equipos de consumo energético: sistemas de climatización (HVAC), iluminación, rejillas de ventilación, persianas y un gran número de elementos consumidores de electricidad como escaleras mecánicas, ascensores, servidores, ordenadores y otras infraestructuras de las TIC.

Este proyecto concebido de forma integral, dedicará su tercer año a verificar hasta qué punto se han cumplido los objetivos planteados y valorar el porcentaje de ahorros energéticos reales obtenidos.  Así mismo, se aportará un estudio de viabilidad de todos los edificios piloto de SmartSpaces, en función de sus costes y ahorros, lo que constituirá una referencia a la hora de acometer otros proyectos similares en la Unión Europea. En paralelo se desarrollaran de forma continua actuaciones de difusión y formación en materia de ahorro energético.

Fases del desarrollo del proyecto SmartSpaces.
Figura 2. Fases del desarrollo del proyecto SmartSpaces.

Implantación del Proyecto

La solución técnica aportada se caracteriza por la instalación de contadores-analizadores de redes en los edificios piloto, de forma zonificada y por usos, en función de la importancia del consumo. De tal forma, que por ejemplo, en el Ayuntamiento de Murcia, es posible conocer los consumos eléctricos en tiempo real por departamentos, y por usos principales como climatización y equipos informáticos.

Siendo la climatización, especialmente en verano por la climatología local, un importante centro de consumo de estos edificios, el sistema se ha complementado mediante la instalación de sondas de temperatura con las que se puede controlar que ésta se use dentro de los parámetros de confort recomendados. Aunque si bien la desconexión remota de la climatización sería la última opción, el proyecto apuesta por que el mejor sistema de control sea la educación ambiental y el consumo responsable. Es por ello que otro aspecto fundamental de este proyecto sea la definición de estrategias para involucrar a los diferentes usuarios de los edificios. Es imprescindible no solo contar con su colaboración, sino también mostrarles como utilizar el sistema en su propio beneficio y hacerlos ya de base partícipes del proyecto en toda su magnitud.

Los contadores-analizadores de redes instalados suministran información sobre la energía activa y reactiva consumida, el factor de potencia, la tensión e intensidad de cada una de las fases y el grado de sobrecarga de las mismas. También es posible conocer el importe en euros que realiza cada zona, lo que ayuda a los usuarios de los edificios a interpretar mejor el impacto que tiene su actividad laboral en términos económicos.

Todos los datos medidos (tanto por los contadores como por las sondas de temperatura) se envían vía radio a una Central Inteligente que mediante conexión a internet (wifi o 3G) descarga toda la información recogida en una plataforma web. Esta Central actúa también de pantalla informativa ya que permite a los usuarios y visitantes del edificio estar informados sobre el proyecto y conocer los consumos del edificio en que se encuentran en tiempo real.

Pantalla de visualización de la Central Inteligente y Plataforma web.
Figura 3. Pantalla de visualización de la Central Inteligente y Plataforma web.

El portal web facilitará a los usuarios acreditados, especialmente los gestores en materia energética, información sobre los consumos energéticos precisa, detallada y comprensible para poder tomar las decisiones más adecuadas a partir de estos datos, detectar con antelación las anomalías en el funcionamiento y el uso de los sistemas de energía y reaccionar así más rápido y, por último, en una segunda fase, desarrollar informes que justifiquen las inversiones para mejorar la eficiencia energética. El sistema de alarmas también informará a tiempo de desviaciones del consumo y de temperaturas fuera del rango de confort. La tecnología empleada ha sido diseñada por la empresa murciana Idea Energy Lab.

Caso Práctico: Casa Consistorial de Murcia

A continuación se facilitan detalles concretos de la instalación realizada en la Casa Consistorial. Se trata de un edificio administrativo de 5500m2, donde trabajan alrededor de 220 personas y con una cifra de 6000 visitantes/mes. Este edificio, que ha sufrido diversas remodelaciones desde su construcción en el siglo XIX tiene una estructura compleja y es un gran consumidor de energía con facturaciones de 1100MWh/año.

Dispositivos instalados en la Casa Consistorial.
Figura 4. Dispositivos instalados en la Casa Consistorial.

El mayor consumo lo realiza la línea de SAI que alimenta a los equipos informáticos, representando un 30%-40% del consumo total (según sea verano o no). Esta gráfica muestra el consumo de energía en un día laboral. El consumo es mayor de 8 a 15h, horario de trabajo. Sin embargo se advierte que en el resto de las horas, incluso por la noche cuando no hay nadie trabajando, el consumo se mantiene a un nivel mínimo constante. Esto demuestra que hay equipos informáticos que no se apagan al finalizar la jornada, y que quedan encendidos o en stand-by durante toda la noche. Con una buena formación y voluntad del empleado público se podrían ahorrar anualmente 32MWh, lo que supondría alrededor de 5200€/año.

Curva de consumo diario equipos informáticos.
Figura 5. Curva de consumo diario equipos informáticos.

Otro funcionamiento anómalo que se puede detectar es el elevado consumo de energía reactiva de algunos Servicios debido principalmente a la antigüedad de los equipos de climatización. Esto conlleva, además de una penalización por la compañía eléctrica, una sobre carga de líneas y aumento de pérdidas de energía en las mismas.

Consumo de energía reactiva superior a la activa
Figura 6. Consumo de energía reactiva superior a la activa.

Analizando las mediciones de las sondas de temperatura se pueden encontrar estancias con la climatización funcionando a 23-24ºC, valores inferiores a los recomendados en verano, y como la climatización permanece funcionando fuera de los horarios de oficina.

Histórico diario de temperaturas en un Servicio
Figura 7. Histórico diario de temperaturas en un Servicio.

Conclusiones

Se ha descrito el sistema desarrollado mediante tecnologías TIC en el marco del proyecto Europeo SmartSpaces para llevar a cabo la reducción de consumos energéticos en 550 edificios públicos de la Unión Europea, y en concreto de 6 edificios piloto de la Ciudad de Murcia. Para ello se han estudiado previamente las necesidades de los usuarios (empleados, visitantes y gestores energéticos).

Una vez instalados los equipos para la medición de energía y monitorización, el portal web nos proporcionará alarmas e informes de auditoría donde las anomalías en la operación encontradas por el sistema de supervisión y control, serán analizadas más en detalle por un gestor energético. El objetivo es doble, desde el punto de vista técnico encontrar nichos de reducción de consumos y por otro lado desarrollar estrategias de comunicación, formación y concienciación para conseguir que la gestión energética sea más interactiva con los trabajadores municipales de los edificios, a través de la aportación de información.

Los servicios han sido diseñados para ampliarse en un futuro a otros edificios municipales de la administración. Los resultados obtenidos serán difundidos convenientemente de forma que puedan replicarse de forma rápida y con garantías de éxito.

 

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