1
Proyecto Fin de Máster
ESTUDIO DE UN PLAN DE
AHORRO ENERGÉTICO BASADO
EN EERR DE UNA INSTALACIÓN
HOTELERA EN TENERIFE
2014/2015
Irene Rivera Placer
Jesús Capilla Moreno
Alfredo Garzón Gómez
2
Índice
1. Análisis de la situación actual ... 3
1.1. Consumos de energía ... 3
1.2. Distribución de consumos por servicios. ... 5
1.3. Consumos y costes específicos y su evolución mensual ... 10
1.4. Correlaciones entre consumos y ocupación y/o temperatura
ambiente ... 15
2. Definición de oportunidades de ahorro energético ... 18
2.1. Iluminación ... 18
2.2. Refrigeración ... 18
2.3. Bomba de calor/piscina ... 19
2.4. Caldera ... 19
2.5. Agua fría y caliente ... 19
2.6. Bombeo ... 20
2.7. ACS ... 20
2.8. Ascensores ... 20
2.9. Cocinas ... 21
2.10. Lavandería ... 21
3. Estudio de las posibilidades de las EERR para cubrir servicios... 23
3.1. Geotermia ... 23
3.2. Biomasa ... 25
3.3. Energía solar térmica de baja temperatura ... 27
3.4. Energía solar fotovoltaica ... 28
4. Estudio para la asignación del mix de tecnologías ... 30
4.1. Servicios a satisfacer ... 30
4.2. Clasificación de las medidas de ahorro ... 30
5. Definición del escenario recomendado ... 47
5.1. Ahorros energéticos ... 47
5.2. Inversiones y ahorros económicos ... 52
5.3. Escenario previsto ... 59
6. Propuesta al cliente ... 60
6.1. Modelo de contrato de servicios energéticos ... 60
6.2. Estudio económico inicial ... 61
6.3. Elección del modelo de contrato: escenario financiero óptimo ... 62
3
1.
ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL
1.1. Consumos de energía
Con el objetivo de evaluar la situación energética del complejo Orotava Springs se han analizado en primer lugar los flujos energéticos de entrada. Es decir, se ha valorado qué cantidad de energía y dinero suponen los consumos del hotel distinguiendo entre las fuentes que utiliza actualmente para abastecer los diferentes servicios.
Para conocer los valores globales de estos inputs se han empleado los datos recogidos durante la visita al complejo facilitados por el director. Para ello se han utilizado datos de facturación de los suministradores, así como medidas directas y entrevistas al personal responsable, con el fin de conocer los consumos de electricidad, agua y propano durante los años 2013 y 2014. De este modo, se han identificado como fuentes la electricidad y el propano, sin identificar de momento el destino final de la energía, habiendo obtenido los datos de las facturas mensuales y las descargas en caldera, respectivamente.
Electricidad:
Para el análisis de esta fuente se ha utilizado el registro de las facturas mensuales proporcionadas por el suministrador (en este caso Enel-Endesa), de la que se puede extraer directamente el consumo por mes.
Se han recogido los siguientes datos, con las siguientes variaciones de un año para otro:
Tal y como se observa, los meses de mayor consumo son los de verano y otoño (de junio a noviembre), alcanzando el máximo en agosto para los dos años analizados y el mínimo en mayo (año 2013) y abril (año 2014). Además, estos datos reflejan el aumento del consumo de un año para otro a nivel global, debido al incremento notable que se han producido en los meses centrales (hasta 173% en mayo).
Las variaciones entre unos meses y otros son importantes, llegando a doblar los consumos en electricidad en los períodos pico respecto a los períodos valle, tal y como se aprecia en la gráfica siguiente:
Año 2013 Año 2014
Enero 107,919 94,991 88%
Febrero 91,204 86,942 95%
Marzo 94,707 87,241 92%
Abril 80,773 77,594 96%
Mayo 69,23 119,69 173%
Junio 102,734 138,498 135%
Julio 148,264 169,116 114%
Agosto 181,409 183,922 101%
Septiembre 172,28 170,726 99%
Octubre 170,193 162,733 96%
Noviembre 130,671 124,153 95%
Diciembre 88,496 86,12 97%
Total 1437,88 1501,726 104%
4 Propano:
A diferencia de la electricidad, para el análisis del consumo de propano se ha de partir de la entrada de combustible a la caldera, ya que no se puede medir directamente el consumo ya que no existe ningún tipo de contador instalado que lo permita. Por lo tanto, se han empleado los valores de descarga de propano que se realizan bajo demanda y de forma periódica. Estas descargas de combustible se habrían producido a lo largo de los dos años de estudio tal y como se observa en la gráfica siguiente:
5
Se observa que el consumo de propano ha aumentado en el año 2014 un 2%, siendo los meses de mayo a julio los que más incremento presentan.
De estos datos se deduce que el mayor gasto de propano se realiza en los meses de enero a abril y los menores en otoño, siendo el máximo febrero y el mínimo noviembre.
Gráficamente, estos consumos quedarían del siguiente modo:
1.2. Distribución de consumos por servicios
Las partidas analizadas en el punto anterior se utilizan para abastecer diferentes sistemas que alimentan los servicios del hotel, por lo que de cara a proponer medidas de ahorro específicas es conveniente separar el uso de cada fuente de energía según sea su destino final.
De la visita y evaluación preliminar se han distinguido los siguientes sistemas, que a su vez emplean electricidad o propano:
Iluminación: este servicio queda abastecido por la electricidad suministrada por la comercializadora. La estimación de consumo anual se ha elaborado en base al inventario de lámparas proporcionado por la dirección, utilizando la potencial nominal por lámpara más un 20% adicional del balasto electromagnético en las lámparas fluorescentes. En la tabla siguiente se puede observar el desglose por tipo de lámpara, siendo el halógeno el elemento más utilizado:
Año 2013 Año 2014
Enero 78,602 81,688 104%
Febrero 92,672 85,499 92%
Marzo 85,973 77,188 90%
Abril 74,401 69,914 94%
Mayo 58,231 80,533 138%
Junio 47,295 65,617 139%
Julio 53,257 80,328 151%
Agosto 69,473 52,942 76%
Septiembre 63,899 68,414 107%
Octubre 58,338 46,537 80%
Noviembre 53,679 45,081 84%
Diciembre 59,977 60,631 101%
Total 795,798 814,373 102%
Cosumo mensual (MWh)
6
Por consumos, se puede apreciar que el mayor consumo lo representan los halógenos con mucha diferencia:
Sistema de generación de frío para climatización de zonas de clientes: al igual que en el caso anterior, para abastecer este servicio se utiliza electricidad de la red. Para la obtención de los consumos se ha estimado el peso relativo de este sistema en los meses en que la refrigeración está activada (según la dirección, desde junio hasta noviembre) sobre el consumo eléctrico total. Para ello se descuenta la media de consumo eléctrico de los meses sin refrigeración en los meses en los que sí se utiliza. Al analizar los datos se ha deducido que en 2014 la refrigeración también se empleó en el mes de mayo. Desglosando por años el consumo de electricidad:
Siendo la media anual de 418,01 MWhe.
Sistema de generación de ACS: la demanda de agua caliente sanitaria de los clientes del hotel se satisface con el calor recuperado de las enfriadoras y con propano de las calderas. Esta doble alimentación supone que, en los meses en que las enfriadoras están funcionando, se utiliza el calor recuperado de estos equipos a 40ºC para el pre-calentamiento del agua sanitaria. Sin embargo, la segunda fase del proceso (elevación de la temperatura de 40 a
Tipo de lámpara Nº de lámparas Consumo anual (MWh)
Bajo consumo 274 4,367
Flurorescencia 731 63,078
Halógenos 2.342 122,222
Halogenuros 16 7,820
Halogenuros CDM 16 5,314
Incandescente 750 40,098
Incandescente R63 31 1,080
LED 18 0,051
Transf de halógenos 40 3,986
VP empotrado suelo 6 1,424
249,439 Consumo total anual
Consumo anual (MWhe) Consumo anual (MWhf)
Año 2013 373,22 802,43
7
60ºC) así como el calentamiento íntegro en los meses en que no existe refrigeración se realiza con propano. También se incluye en el cálculo del combustible necesario las pérdidas por transporte en el circuito de ACS.
En la siguiente gráfica se puede apreciar la variación de la demanda de agua caliente sanitaria a lo largo de los dos años de los que se disponen datos:
La gran variabilidad de esta demanda se debe a las diferencias en ocupación a lo largo de los distintos meses del año.
De manera global, el consumo total de combustible es:
2013 2014
Calor aportado por calderas (MWht) 376,65 377,98
Consumo de propano (kg) 32.483,18 32.598,55
Sistema de calefacción de la piscina del Spa: para el cálculo de esta demanda se ha utilizado la herramienta de la hoja de Excel del fabricante JUNKERS con el que se ha obtenido la energía demandada por el Spa durante todo el año. En este caso se utiliza la caldera de propano para calentar el agua, demandando un total de 3,37 MWht y consumiendo 290,64 kg de propano anualmente.
Sistema de climatización de la piscina exterior: el hotel Orotava Springs dispone de una piscina exterior de 260 m2 de superficie con una temperatura del agua que se ha de mantener a 25ºC durante el período noviembre-junio. Anualmente, la climatización de la piscina supone una demanda de 238,9 MWh.
Respecto a las fuentes empleadas para la satisfacción de esta demanda, podemos distinguir dos:
- Por un lado, el calor recuperado de la enfriadora (40ºC) constituye el método prioritario. Sin embargo, este solo es aplicable a los meses en los que este equipo se 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 en e.-13 feb .-13 mar.-13 ab r. -13 may. -13 ju n .-13 ju l.-13 ag o .-13 se p .-13 o ct.-13 n o v.-13 d ic .-13 en e.-14 feb .-14 mar.-14 ab r. -14 may. -14 ju n .-14 ju l.-14 ag o .-14 se p .-14 o ct.-14 n o v.-14 d ic .-14
Demanda de ACS (MWht)
8
encuentra funcionando, coincidiendo en gran parte con el espacio de tiempo en que la piscina no se climatiza. Además, únicamente se destinará a la piscina el calor recuperado que no sea necesario para precalentar el agua caliente sanitaria. Por último, cabe mencionar que la enfriadora funciona exclusivamente 17 horas al día, por lo que el aporte de calor por parte de esta nunca superará el 71% del total.
- Por otro lado, las instalaciones del complejo hotelero cuentan con una bomba de calor con un COP de 2,25. Este sistema es el encargado de calentar el agua de la piscina en los meses en que el primer método no se encuentra funcionando o es insuficiente. En definitiva, la demanda de climatización de la piscina exterior se satisface según el siguiente reparto:
Lavandería: el servicio de las secadoras del hotel se abastece con propano. A partir de los datos de consumos facilitados por el personal del hotel y de la documentación recogida durante la visita, se han obtenido lo siguientes consumos totales en los dos años de estudio:
Consumo secadoras MWh PCS
Año 2013 125,39
Año 2014 128,01
Cocinas: al igual que en el caso anterior, se estimó el consumo de propano a partir de la información obtenida, calculando los siguientes valores:
Consumo cocinas MWh PCS
Año 2013 113,18
Año 2014 115,55
Los flujos energéticos de todo el hotel, desde la fuente (red eléctrica y caldera) hasta los consumos finales en cada servicio se pueden representar mediante el diagrama de Sankey global:
00 05 10 15 20 25 30
Reparto de consumos (MWhe)
9
En resumen, y según el tipo de energía empleada, los consumos anuales por servicio medidos en MWhe y MWh PCS de propano quedarían del siguiente modo:
Consumo de electricidad (MWhe) Consumo de propano (MWh PCS)
Iluminación 249,44 24,9%
Refrigeración 418,01 28,1%
ACS (habitaciones) 337,31 46,8%
Piscina exterior 84,36 5,7%
Spa 3,37 0,4%
Secadoras 126,70 15,7%
Cocinas 114,37 14,2%
Otros 736,53 41,3% 184,43
Total 1.487,89 806,18
Estas cifras pueden verse representadas en las siguientes gráficas:
10
En el caso del propano, la mayor partida la representa el agua caliente sanitaria de las habitaciones, alcanzando casi la mitad del total. Otro 30% se lo reparten las secadoras y las cocinas, de manera que el spa supone un consumo ínfimo en comparación con el resto de partidas. Por último, los consumos de propano no desglosados (lavadoras, lavavajillas, agua caliente de las zonas comunes…) superan el 20%.
Este análisis será el punto de partida para la definición de las medidas de ahorro, ya que ahora conocemos aquellos servicios que suponen los mayores consumos del complejo hotelero.
1.3. Consumos y costes específicos y su evolución mensual Distinguiendo para cada uno de los sistemas:
Iluminación:
- Consumo específico: en este caso no se mediría con la relación entre flujo luminoso (que depende del tipo de lámpara) y la potencia eléctrica empleada.
- Coste específico: el hotel tiene contratados los siguientes precios de electricidad por potencia y energía:
46,8%
0,4% 14,2% 15,7%
22,9%
CONSUMO DE PROPANO (MWh PCS)
ACS (hab)
Spa
Cocinas
Secadoras
Otros
Tipo de lámpara Consumo específico (lm/W)
Incandescente 10-15
Halógena 15-20
LED 15-130
Mercurio Alta Presión 35-60 Fluorescente compacta 50-90
Fluorescente 60-95
Halogenuros metálicos 65-120 Sodio Alta Presión 80-150 Sodio Baja Presión 100-200
Tramo Potencia (€/kw) Energía (€/mwh)
P1 59,475 126
P2 36,677 107
11
- Evolución mensual: no se dispone de mediciones en detalle sobre los consumos mensuales de iluminación y dadas las características singulares del hotel por su utilización durante todo el año se descarta utilizar perfiles de consumo estándar. Refrigeración:
- Consumo específico: en este caso sí se conoce la cantidad de energía suministrada en forma de frío por cada unidad de energía eléctrica consumida, lo marca el EER (coeficiente de eficiencia energética) que es el ratio entre la capacidad frigorífica y el consumo de energía utilizado para obtenerlo. Para este sistema el EER es de 2,15 Whf/Whe.
- Coste específico: al igual que en el caso anterior:
- Evolución mensual: se tienen los siguientes datos por año y mes:
Como se ha comentado más arriba, la refrigeración no se activa en los meses de invierno por lo que su consumo es cero. En ambos años el mes con mayor consumo es agosto.
Tramo Potencia (€/kw) Energía (€/mwh)
P1 59,475 126
P2 36,677 107
P3 8,41 80
Año 2013 Año 2014 Año 2013 Año 2014
Enero 0,00 0,00 0,00 0,00
Febrero 0,00 0,00 0,00 0,00
Marzo 0,00 0,00 0,00 0,00
Abril 0,00 0,00 0,00 0,00
Mayo 0,00 33,11 0,00 71,19
Junio 14,01 51,92 30,13 111,63
Julio 59,54 82,54 128,02 177,46
Agosto 92,69 97,34 199,28 209,29
Septiembre 83,56 84,15 179,65 180,92
Octubre 81,47 76,16 175,16 163,73
Noviembre 41,95 37,58 90,19 80,79
Diciembre 0,00 0,00 0,00 0,00
373,22 462,79 802,43 995,00
12 Spa:
- Consumo específico: la climatización de las piscinas y el ACS del spa se realiza con la caldera de propano, que presenta un rendimiento del 83%.
- Coste Específico: se toma un precio del combustible igual a 1,675 €/kg.
- Evolución mensual: con los datos de la hoja de Junkers se ha estimado la cantidad de energía necesaria para mantener la piscina en las condiciones exigidas en cada uno de los meses del año.
Climatización de la piscina exterior:
- Consumo específico: en el caso del calor aportado por la enfriadora gracias a la recuperación a 40ºC conocemos que el sistema presenta un COP (coefficient of performance) igual a 2,8. Este ratio marca la relación entre el calor proporcionado y la electricidad consumida para lograr este calentamiento.
En el caso de la bomba de calor, esta se caracteriza por tener un COP de 2,25. - Coste específico: de la misma manera que en la enfriadora o el alumbrado:
Mes Estimación de la demanda (MWh PCS)
Enero 0,51
Febrero 0,45
Marzo 0,44
Abril 0,36
Mayo 0,39
Junio 0,16
Julio 0,05
Agosto 0,03
Septiembre 0,07
Octubre 0,16
Noviembre 0,3 Diciembre 0,45
Tramo Potencia (€/kw) Energía (€/mwh)
P1 59,475 126
P2 36,677 107
13
- Evolución mensual: la demanda energética se debe satisfacer durante ocho meses al año, pudiéndose apreciar la evolución anual en el gráfico inferior:
Tal y como se puede observar, la mayor demanda se genera en los meses de invierno, encontrándose el máximo en el mes de enero. Durante los meses de julio a octubre, este servicio no se ofrece.
Sistema de generación de ACS:
- Consumo específico: como ya se ha explicado, para el agua caliente sanitaria se aprovecha el calor a 40ºC de las enfriadoras, pero se complementa con el propano en los meses en que estas no funcionan, además de para elevar la temperatura a la requerida para este uso (de 40 a 60 ºC). Por otro lado, el consumo de propano incluye también el calor extra que la caldera ha de suministrar por las pérdidas en el circuito de ACS por mal aislamiento de las tuberías.
El rendimiento de la caldera es del 83% y el COP de recuperación de calor de las enfriadoras es 2,8.
- Coste específico: en este caso, hay que tener en cuenta tanto el coste del combustible (propano) como el de la electricidad. Por lo tanto, además de los tramos considerados antes, hay que considerar el precio del propano. Se ha utilizado el precio de mercado de los años objeto de estudio, que era 1,675€/kg.
- Evolución mensual: la contribución mensual de las dos fuentes de calor que existen para el agua caliente sanitaria se puede ver a continuación:
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0
Demanda de calor piscina exterior (MWh) año 2014
0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 e n e .-1 3 fe b .-1 3 m a r.-1 3 a b r.-1 3 m a y .-1 3 ju n. -13 ju l.-1 3 a g o .-1 3 s e p .-1 3 o c t. -1 3 n o v .-1 3 d ic .-1 3 e n e .-1 4 fe b .-1 4 m a r.-1 4 a b r.-1 4 m a y .-1 4 ju n .-1 4 ju l.-1 4 a g o .-1 4 s e p .-1 4 o c t. -1 4 no v .-1 4 d ic .-1 4
Reparto de consumos ACS
14
Tal y como se puede observar, la contribución de las calderas de propano representa más de la mitad de la demanda en los meses en que las enfriadoras se encuentran operativas, y en primavera e invierno la aportación por parte de las calderas es total. Secadora y cocinas:
- Consumo específico: la secadora cuenta con una potencia de 40,5 kW y trabaja el 85% de 13 horas al día con el hotel lleno, por lo que está muy relacionado con la ocupación. En el caso de las cocinas, estas también se alimentan con propano. Se toma una relación entre el PCS y el PCI igual a 1,087.
- Coste específico: el precio de propano utilizado en los cálculos es 1,675 €/kg.
- Evolución mensual: en las siguientes gráficas podemos ver los consumos de ambos servicios a lo largo del año:
La gran variabilidad en ambos servicios se explica por las diferencias de ocupación a lo largo del año.
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00
Consumo estimado secadora MWh PCS/mes
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00
ene feb. mar. abr. may. jun. jul. ago. sep. oct. nov. dic.
Consumo estimado propano cocinas MWh PCS
15
1.4. Correlaciones entre consumos y ocupación y/o temperatura ambiente:
Para estudiar las posibles correlaciones entre consumos y ocupación del hotel se va distinguir en primer lugar según el tipo de energía consumida:
Electricidad: empleada para abastecer la iluminación, la enfriadora, la bomba de calor de la piscina exterior y otros consumos no contemplados de forma individual.
Para su análisis se parte de los datos de ocupación proporcionados por el hotel, así como de la temperatura media mensual; por otro lado se tiene el consumo eléctrico disponible total, de la refrigeración, la media anual de la iluminación y la bomba de calor de la piscina.
Como se aprecia de forma gráfica en la evolución por mes de cada variable, al establecer la comparativa entre el consumo total de electricidad y la ocupación de hotel, a priori se deduce que no existe una correlación directa entre ambas variables, puesto que en los meses iniciales del año la ocupación es similar al verano y, sin embargo, el consumo eléctrico es mucho menor a éste.
Por ello se va a realizar el análisis extrayendo del mismo el impacto del concepto “otros”, ya que se desconoce su naturaleza y su porcentaje sobre el total es muy significativo, por lo que altera el modelo. Por otro lado, la gran diferencia existente entre los meses de verano y los de invierno hace necesario su separación en el estudio:
- Meses de invierno: desde diciembre hasta mayo únicamente se considera la influencia de la temperatura sobre los consumos de la piscina exterior, junto a un término que se supone fijo de la iluminación. Se ha observado que la ocupación no tiene influencia en estos consumos.
Ce = -3,9674 * T + 113,673
16
Como se puede apreciar en las gráficas sí que existe una tendencia lineal en ambos casos, directamente proporcional entre ocupación-consumo y temperatura-consumo, sin embargo, a la hora de combinar ambas rectas, y dada la dispersión en algunos casos, resulta imposible establecer un modelo unificado para la electricidad.
Propano: utilizado para abastecer las cocinas, el servicio de lavandería (lavadoras y secadoras), la climatización del spa y una fracción del ACS, así como otras partidas no desglosadas.
Se analiza la relación entre las medias de consumo mensuales de combustible entre los años 2013 y 2014 y la ocupación en número de personas. Para ello no se tienen en cuenta los consumos que no figuran desglosados, ya que no se les puede atribuir a ningún servicio en particular y, por lo tanto, no permiten establecer relaciones con los niveles de ocupación.
Por su parte, la evolución en el reparto por servicios es la siguiente: 0
20.000 40.000 60.000 80.000
Correlación entre consumo de propano y ocupación
17
A priori, resulta complicado establecer una relación entre el consumo de los distintos servicios del hotel abastecidos con propano y la ocupación.
Para ello, se definen ecuaciones que se ajusten mediante interpolación a las nubes de puntos que representan el consumo de cada servicio según la ocupación. En todos los casos, se obtienen ecuaciones lineales como mejor aproximación.
En definitiva, la ecuación global que nos permite calcula el consumo de propano en función de la ocupación resulta ser:
C = i * (0,0032 * x + 12,73) + v * (0,0014 * x + 12,92) + 0,0023 * x + 0,79
En la anterior ecuación “C” representa el consumo de propano (expresado en MWh PCS) y “x” la ocupación en número de personas. En función de la estación en la que nos encontremos será nulo el primer o segundo término, ya que en los meses de mayo a noviembre (“verano”) existe consumo de refrigeración y por lo tanto v=1 e i=0. Durante el resto de meses del año será el segundo término el que se anule.
Los dos términos iniciales de la ecuación se deben a que el consumo de propano para el ACS varía según la estación en la que nos encontremos, pues en aquellos en que existe recuperación de calor por parte de las enfriadoras el funcionamiento de las calderas es menor.
Conviene decir también que el término independiente del final de la ecuación engloba tanto los términos independientes de las ecuaciones lineales obtenidas del consumo de las secadoras y las cocinas, como el valor constante que se ha tomado para el consumo del spa.
0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00
ene feb. mar. abr. may. jun. jul. ago. sep. oct. nov. dic.
Reparto de consumos totales de propano (MWh PCS)
18
2.
DEFINICIÓN DE OPORTUNIDADES DE AHORRO ENERGÉTICO
En este punto se analizan de forma preliminar todas las posibles medidas a implantar de cara a conseguir un ahorro en los sistemas que abastecen el hotel estudiados en el apartado anterior. Para ello, se desglosan las soluciones genéricas más comunes según el tipo de sistema:
2.1. Iluminación
Cambio de balasto electromagnético a electrónico: la mayoría de las luminarias de tubo fluorescente vienen equipadas con balastos electromagnéticos. Estos tienen elevadas pérdidas térmicas, o, lo que es lo mismo, un mayor consumo eléctrico que en el caso del hotel suponen un 20% sobre el consumo de las lámparas. En el caso de los balastos electrónicos no tienen pérdidas debidas a la inducción ni al núcleo, por lo que su consumo será menor, éste se estima en un 10% sobre el consumo.
Cambio de halógenos e incandescentes a LED: el cambio de los halógenos e incandescentes supone un gran ahorro, ya que consumen mucho menos, hasta un 85%, y duran mucho más que los otros dos sistemas. Además, en muchos casos las lámparas LED no disponen de transformador que conlleva un gasto energético adicional en las lámparas convencionales. Sensores de ocupación (pasillos): estos dispositivos instalados en pasillos y zonas comunes tienen como función principal encender la luz al detectar cualquier movimiento, mientras no sea así, permanecerán apagadas con el consiguiente ahorro de electricidad. En el complejo Orotava el mayor porcentaje de consumo en iluminación lo representan los halógenos y las bombillas incandescentes, por lo que sería prioritario actuar sobre este tipo de lámparas mediante el cambio de éstos por LED’s, cuya eficiencia y durabilidad está demostrada. Además, la gran cantidad de fluorescentes aconseja actuar sobre los balastos. Existen gran cantidad de proveedores que podrían abastecer todos estos productos.
En todos los casos los costes asociados tendrían que ver con la compra de los dispositivos, que actualmente alcanzan niveles muy económicos, así como la instalación, que dada la gran cantidad de luminarias sobre las que actuar, aumentarían los períodos de retorno de las inversiones.
2.2. Refrigeración
Cambio del equipo (mejor EER): cuanto mayor sea el EER en la enfriadora, mayor será el rendimiento de la máquina, por lo tanto habrá que ver si es económicamente factible el cambio de una enfriadora por otra con un mayor EER. El consumo eléctrico del hotel por refrigeración llega casi hasta el 30% por lo que se hace necesario actuar sobre el consumo que representa este servicio. El nivel de eficiencia del equipo actual (EER de 2,15) es inferior a los modelos que existen en el mercado actual (mayores de 3), por lo que conviene estudiar el cambio de equipos.
19
horas del día, que por otro lado, son períodos en los que actualmente la refrigeración no se activa prácticamente.
Sectorización: consiste en el uso de sistemas autónomos para el control de la temperatura en cada zona o habitación. Puede suponer un ahorro, dependiendo del sistema utilizado, de entre un 20%-30% de energía utilizada. Además, esta medida se relacionaría con la gestión de la ocupación de las habitaciones en momentos en los que esta no es máxima, concentrando personas y servicios en determinados sectores.
2.3. Bomba de calor/Piscina
Cambio del equipo por uno de más rendimiento (COP): en este caso se emplea una bomba de calor para calentar el agua de la piscina. Al mejorar esta bomba de calor, se reduce el consumo eléctrico y se logra un mejor rendimiento de la misma. De todas formas, en el estudio de otro tipo de abastecimiento de energías se valorará la posibilidad de eliminar la bomba para calentar la piscina.
Manta térmica: el uso de la manta térmica no sólo tiene la ventaja de mantener el agua caliente de la piscina, ya que permite ahorrar otros costes para el hotel. Una de las ventajas radica en la limpieza: mientras esté colocada evita la suciedad de hojas y partículas que se infiltren al vaso. Ayuda a ahorrar agua al evitar que se produzca la evaporación, además de mantener el calor que se pierde durante la noche (aunque la variación térmica diaria en Canarias no es muy significativa, sobre todo en verano) sin necesidad de usar ningún sistema externo para calentar el agua. El precio de una manta térmica no es demasiado elevado.
2.4. Caldera
Cambio de caldera: mejora de eficiencia, cambio de combustible o adaptación de la misma. Una de las opciones que se puede considerar para el ahorro de energía es el cambio de caldera por una con un mejor rendimiento, y, por lo tanto, más eficiente, o el cambio de combustible, como por ejemplo pueda ser el uso de biomasa. Al tener un elevado consumo de propano, se hace necesario actuar sobre esta fuente de energía para calor. Dada la localización del hotel es complicado la utilización de gas natural, por los problemas de abastecimiento, por lo que se planteará el uso de energía autóctona de origen biomásico o geotérmico. Por último, se analizará el dejar la de propano como caldera auxiliar para cubrir los picos de demanda.
2.5. Agua fría y caliente
Sistema de reducción de caudal en duchas y grifos: la instalación de grifos con sistemas de reducción de caudal sin que merme el servicio ofrecido al cliente. Estos grifos permiten reducir el caudal entre 30%-65% y en el mercado hay gran variedad de este producto para todos los puntos de servicio.
Sistemas WC stop en cisternas: al usar estos dispositivos se ahorra, según el fabricante, hasta un 70% de agua, pudiéndose utilizar toda la descarga si fuese necesario.
20 2.6. Bombeo
Variador de velocidad en bombas: es frecuente que las instalaciones de bombeo, por necesidades de servicio, trabajen en periodos largos de tiempo, en condiciones distintas a las de diseño. En estas condiciones, los sistemas de bombeo basados en sistemas de velocidad fija, disminuyen de forma importante su eficiencia energética, ya que la regulación del caudal se realiza estrangulándolo, con la consiguiente pérdida de carga de la conducción. Si usamos bombas accionadas mediante motores de velocidad variable podemos modificar las características de funcionamiento del sistema de bombeo, con lo que nos adaptamos a condiciones de utilización distintas a las de diseño, pero sin que el rendimiento varíe demasiado.
Además, la posibilidad de disminuir el caudal de bombeo supone un ahorro adicional, ya que disminuiría las pérdidas térmicas en las tuberías. Esta medida actuaría sobre uno de los componentes de las pérdidas en el transporte del ACS y sería de más fácil instalación que el aislamiento, que se analiza en el punto siguiente.
2.7. ACS
Aislamiento de conducciones y depósitos: para el ahorro de pérdidas térmicas se deben tener bien aislados todos los equipos y tuberías por las que circulan fluidos calientes o fríos procedentes de equipos de generación térmica en instalaciones de calefacción, climatización, ACS y energía solar térmica. Se deberán seleccionar los aislamientos apropiados para cada sistema o tipo de tubería.
Válvulas termostáticas: la instalación de este tipo de válvulas limitará y regulará la temperatura de ACS a consumo, con lo que se evitarán las pérdidas de agua caliente por ajuste de la temperatura del grifo.
Estas medidas están más que justificadas ya que en este caso tenemos pérdidas térmicas muy elevadas que pueden ser por el mal aislamiento de las tuberías y, o puntos calientes de las instalaciones. El precio de la instalación de aislamiento y de válvulas termostáticas no es muy elevado por lo que convendría tomar estas medidas como prioritarias para la reducción de pérdidas térmicas y, por tanto, económicas. Por otro lado, convendría estudiar en detalle el sistema de tuberías actualmente instalado, ya que podría suponer una obra importante en suelos, tabiques, etc. para acceder a ellas.
2.8. Ascensores
Regulación de velocidad: con variadores de frecuencia se consigue que las rampas de aceleración del ascensor sean mucho mejores desde el punto de vista de la eficiencia energética. Esto se logra evitando las corrientes elevadas del motor al arrancar. El sistema de accionamiento más utilizado es el variador de voltaje de frecuencia variable (VVVF).
21 2.9. Cocina
Hornos de convección forzada: estos hornos aumentan la eficiencia del intercambio térmico, trabajan a temperaturas inferiores que otros y permiten una cocción más uniforme reduciendo los tiempos de calentamiento.
Cambio de combustible: se puede valorar el cambio del propano en las cocinas por la utilización de inducción, cuyo rendimiento energético es mucho más elevado que los fuegos tradicionales.
La actuación sobre los equipos en las cocinas son difíciles de implantar, puesto que la cultura laboral existente en esta parte del hotel, existen muchas reticencias a modificar los métodos de trabajo actuales. Como mucho se valoraría la posibilidad de establecer medidores de consumos de energía para concienciar al personal.
2.10. Lavandería
Recuperación de calor del agua caliente de las lavadoras y del aire de secado: se puede recuperar el agua caliente empleada para los diferentes ciclos del proceso de lavado (por ejemplo, el enjuague), además del aire del secado.
Utilización de agua caliente centralizada: los rendimientos globales son mucho mayores si se emplea el agua de la toma general de ACS que si se calienta en cada uno de los equipos. Tanto la cocina como las secadoras suponen casi el 30% del consumo de propano del hotel, además del agua caliente de las lavadoras que se encuentra incluido en la partida “otros”. Conviene actuar al menos sobre la lavandería, ya que su consumo se focaliza en pocos equipos (lavadoras y secadoras). De todas formas se analizarán en los apartados siguientes las posibilidades concretas que actualmente se emplean en lavanderías de gran tamaño y consumo.
25,3%
28,4%
5,7% 40,6%
CONSUMO DE ELECTRICIDAD (MWh)
22 46,8%
0,4% 14,2% 15,7%
22,9%
CONSUMO DE PROPANO (MWh PCS)
ACS (hab) Spa
Cocinas
23
3.
ESTUDIO DE LAS POSIBILIDADES DE LAS EERR PARA CUBRIR LOS SERVICIOS
Al margen de las medidas de ahorro que se puedan seleccionar entre las consideradas en el apartado 2 de este proyecto, la implantación de instalaciones de energías renovables a partir de fuentes autóctonas de la isla ayudaría a reducir la dependencia energética del archipiélago canario y la factura del complejo hotelero, además de suponer importantes ventajas medioambientales.
Para este análisis se van a valorar de forma general las características técnicas y económicas de varias fuentes de energía renovable, dentro del contexto que marca la situación del complejo Orotava Springs en la isla de Tenerife y que encajarían a priori para cubrir las demandas de los diferentes sistemas del hotel.
3.1. Geotermia
El recurso de este tipo de energía lo constituye el calor del interior del globo terrestre que puede ser aprovechado para suministrar energía.
Para este caso, y a pesar de la situación ideal de las Islas Canarias en zonas con yacimientos geotérmicos de alta entalpía (mayores de 150ºC), se descarta la utilización de esta fuente para la producción de electricidad por su complejidad. Además, la posibilidad de emplear los ciclos binarios y los usos directos del calor no encajaría con las demandas a satisfacer por el hotel, ya que estas son mucho menores que la energía calorífica que suministrarían estos tipos de aprovechamiento geotérmico.
Mapa de potencia térmica superficial de Canarias. Fuente: CIEMAT
Por ello, únicamente se va a analizar la utilización de yacimientos de muy baja entalpía (menores de 22ºC) mediante bomba de calor.
24
colindante o desde el sótano o garaje del edificio. Para extraer el calor necesario se pueden emplear tubos en U o axiales.
Esquema de un campo de sondas geotérmicas para un edificio comercial. Fuente: Canada Natural Resources
Los sistemas del hotel que podrían beneficiarse de esta aportación de calor serían la refrigeración, el ACS y el calentamiento de piscina y spa, ya que requieren de un tipo de suministro que proporcione energía térmica. Adicionalmente, se ha comprobado que los sistemas geotérmicos actuales pueden abastecer con garantías este tipo de demandas, existiendo un catálogo considerable de equipos.
En principio, las bombas de calor geotérmicas que se encuentran actualmente en el mercado podrían suministrar la energía que el hotel necesita para buena parte de la demanda de la refrigeración, del ACS y calentamiento de piscinas, ya que los equipos suministran calor y frío simultáneamente. Por otro lado, sería necesario realizar un estudio geotécnico detallado de la zona para concretar al potencial geotérmico disponible.
De cara a la decisión posterior se han analizado los aspectos positivos y negativos de la utilización este tipo de energía renovable en el hotel.
Ventajas:
- Cantidad de energía suficiente para abastecer todos los sistemas de calor y frío del hotel.
- Energía gestionable para adecuarla a la demanda.
- Costes no muy elevados: 1.700 - 2.200 € /kW (750€ si es en circuito abierto).
- Apoyo de las administraciones (Estado y Comunidad Autónoma): subvenciones para su instalación y asesoramiento (IDAE).
Desventajas:
- Desembolso inicial muy alto y de riesgo elevado.
- Complejidad de instalación, necesidad de perforaciones y posibles interferencias con el servicio del hotel.
25 3.2. Biomasa
La demanda térmica del complejo hotelero es muy elevada, y dado que el combustible actual (propano) supone un desembolso económico alto, conviene estudiar la posibilidad de implantar una caldera de biomasa que aproveche combustibles autóctonos de la isla.
Este nuevo equipo podría satisfacer las demandas térmicas de los siguientes servicios: - Agua caliente para el servicio de lavandería y zonas comunes.
- Sistema de ACS.
- Climatización de la piscina exterior. - Climatización del spa.
Existen varios hoteles de la isla de Tenerife y, en concreto, de la zona de Puerto de la Cruz, que han sustituido en los últimos años la quema de combustibles fósiles en sus instalaciones por calderas de biomasa. Esta tendencia sirve como indicador de la existencia de recurso en la isla. Sin embargo, una evaluación del potencial real disponible será necesaria antes de que finalmente esta energía renovable se implantara en el hotel. En una primera aproximación, se ha evaluado el recurso mediante una herramienta basada en sistemas de información geográfica como es Bioraise, elaborada por el CEDER y el CIEMAT. Esta plataforma permite conocer la disponibilidad de biomasa residual agrícola y forestal en el sur de Europa.
Evaluación del recurso disponible en la región
Con esta herramienta, podemos conocer las fuentes de recurso de distintas industrias que existen en un radio de, por ejemplo, 10 km, alrededor de la zona de La Orotava.
Podemos ver cómo en la región existen restos de la industria maderera que podrían ser aprovechados como combustible para la caldera de biomasa. En la imagen inferior se puede ver el potencial y el precio medio por tonelada.
26
Introduciendo el precio del litro de combustible se podría calcular también los costes de transporte por tonelada de biomasa transportada, que habría que sumar al precio a puerta de fábrica. Sin embargo, se sabe que los precios comerciales serán superiores a los que indica esta herramienta, por lo que una evaluación más detallada del precio será necesaria. Esta se llevará a cabo en el apartado 4 de este proyecto.
Lo que sí es cierto es que con este dato conocemos ya la disponibilidad de combustible para una hipotética caldera de biomasa, valor fundamental ya que el suministro constituye uno de los aspectos cruciales a estudiar al implantar estos equipos.
Las ventajas e inconvenientes de esta fuente autóctona para satisfacer la demanda térmica del complejo hotelero son las siguientes:
Ventajas:
- Empleo de materias primas autóctonas para el abastecimiento térmico del hotel. - Utilización de un residuo forestal para producción de energía, con lo que se está
revalorizando un subproducto y encontrando un fin para un residuo. - Existencia de suministradores locales.
- Precio inferior al del combustible fósil actual (propano).
- Existen modelos comerciales utilizados en otros complejos turísticos, por lo que esta experiencia puede ser de gran ayuda.
- Alta fiabilidad y fácil operación y mantenimiento. Inconvenientes:
- Sería necesario realizar un análisis del espacio disponible para el silo de almacenamiento de la astilla y el resto de instalaciones.
- Estudio de la posibilidad de descarga del combustible, sin que esta pueda interferir con el uso terciario y enfocado al cliente del hotel.
- Inversión inicial elevada. - Garantía de suministro.
- Retirada de cenizas y residuos de la caldera. 3.3. Energía solar térmica de baja temperatura
Otra posibilidad para satisfacer la demanda térmica del hotel será diseñar una instalación solar térmica, que podrá ser complementaria o no a la caldera de biomasa. En cualquier caso, conviene decir que siempre será necesaria la existencia de una caldera auxiliar, que permita garantizar la satisfacción de esa demanda de calor durante todo el año, actuando como un sistema de back up incluso cuando la radiación solar y el volumen de acumulación no fueran suficientes. Además también es necesaria para generar los choques térmicos que eviten la legionela.
27
Como se puede ver en la gráfica, los niveles de radiación son altos, ya que Canarias pertenece a la Zona climática V, por lo que, junto con algunas regiones del sur de España, se encuentra entre las más soleadas del país.
El otro factor que hay que tener en cuenta es la superficie disponible para la instalación de los paneles. El complejo hotelero dispone de una azotea libre con dos áreas de 40 x 25 y 25 x 17 m, por lo que existe un total de 1425 m2 que se podrían aprovechar para la instalación del sistema renovable. Conviene aclarar que esta azotea se encuentra a una altura elevada libre de obstáculos, por lo que la posibilidad de que se produzcan sombras en los paneles por edificios cercanos es nula.
La instalación solar térmica permitiría satisfacer las siguientes demandas de calor: - Agua caliente necesaria para el servicio de lavandería y zonas comunes. - Climatización de la piscina y del spa.
- Servicio de ACS de las habitaciones del hotel. - Sistema de refrigeración.
En el caso de disponer un sistema de solar térmica habría que estudiar qué demandas resulta conveniente satisfacer con este sistema, si todas o si se repartirán los servicios a cubrir entre distintas fuentes de energía. En el caso de que se quiera aportar también la energía necesaria para la refrigeración, esto se podrá hacer exclusivamente con un tipo de captadores especiales que están aumentando su presencia en el mercado recientemente, que son los tubos de vacío. El aprovechamiento de la energía solar en hoteles para la producción de agua caliente sanitaria es especialmente interesante, debido a los altos consumos que suele representar (47% del consumo de propano actualmente, teniendo en cuenta únicamente el de las habitaciones del hotel) y a la homogeneidad que presenta este consumo a lo largo del año. Además, debido al rango de temperaturas de consumo, los colectores solares trabajan a unos niveles de rendimiento elevados. Se trata de una aplicación con menor riesgo para la inversión y menor plazo de amortización.
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Evolución mensual de la radiación (kWh/m2)
28
Por otro lado, cabe mencionar que la normativa prohíbe la climatización de piscinas al aire libre con energías convencionales. Actualmente, la piscina exterior del hotel se calienta con la recuperación de calor por parte de las enfriadoras y el déficit que estas no puedan cubrir con la bomba de calor. Se trata pues, de una clara oportunidad de mejora.
Las ventajas y problemas que la instalación de un sistema de solar térmica podría suponer son: Ventajas:
- Ahorro económico por el elevado precio del combustible actual.
- Inversión inicial menor en comparación con otras instalaciones de energía renovable. Se trata de una tecnología que se encuentra en mayor grado de madurez.
- Menor período de amortización en comparación con otras tecnologías renovables. - Aprovechamiento de una superficie soleada que no se utiliza actualmente. - Fácil operación y mantenimiento.
Problemas:
- La limitación del espacio en las azoteas.
- En el caso de diseñar también una instalación fotovoltaica, podría no ser suficiente la superficie disponible, además de tener que cuidar las posibles interferencias entre ambos sistemas.
- Distancia de ubicación de los paneles a las piscinas y el spa, en el caso de que se quisiera abastecer estos servicios con este tipo de energía.
3.4. Energía solar fotovoltaica
Hasta ahora se ha contemplado el diseño de distintos tipos de instalaciones renovables que permitirían satisfacer la demanda térmica del complejo hotelero tinerfeño. Sin embargo, se desea analizar también la posibilidad de diseñar un sistema fotovoltaico que permita reducir la factura de electricidad.
La implementación de un esquema de paneles fotovoltaicos en la azotea del hotel iría enfocada a la reducción de la compra de electricidad de la red, permitiendo autoabastecerse en un cierto grado con la instalación de la cubierta.
Todo esto iría de la mano de las medidas de ahorro que se decidan llevar a cabo de entre las citadas en el apartado 2 de este proyecto.
Actualmente las demandas de electricidad que existen en el hotel son las de los siguientes servicios:
- Piscina exterior (bomba de calor). - Máquinas enfriadoras.
- Servicio de alumbrado.
- Otros servicios comunes (por ejemplo, ascensores).
29
Es importante destacar que el consumo de alumbrado presenta unos valores base que se mantienen constantes a lo largo del año, independientemente de la ocupación. Este sería el que abastecería a las salas de restauración, pasillos, zonas comunes, alumbrado exterior… Por otro lado, en los meses en que la piscina exterior no se climatiza y, por tanto, la demanda de la bomba de calor ya no existe es cuando la máquina enfriadora funciona. Esto es positivo desde el punto de vista de diseño del sistema fotovoltaico.
Por lo tanto, las ventajas e inconvenientes de una posible instalación fotovoltaica en la azotea del complejo hotelero serían:
Ventajas:
- Abaratamiento de la factura eléctrica, ya que la demanda base (servicios comunes) podría satisfacerse con la radiación disponible.
- Aprovechamiento de un espacio libre en azoteas actualmente no utilizado.
- Abaratamiento reciente de esta tecnología gracias a su avance en la curva de aprendizaje.
- El borrador del Real Decreto que regule el autoconsumo esboza un escenario proclive para el desarrollo de la energía fotovoltaica en Canarias, ya que se establecería una reducción del conocido peaje de respaldo hasta 2019 en las instalaciones de los sistemas eléctricos no peninsulares.
Inconvenientes:
- Posible interferencia con un sistema de solar térmica y falta de espacio.
- A pesar del esperanzador borrador del RD de autoconsumo, existe aún incertidumbre acerca de cómo será la legislación definitiva.
30
4.
ESTUDIO PARA LA ASIGNACIÓN DEL MIX DE TECNOLOGÍAS
A continuación figuran de manera esquematizada los servicios que el hotel debe cubrir, sobre los cuales se implementarán las mejores medidas para cada oportunidad de ahorro energético y se instalarán sistemas de generación renovable, cuando esto sea posible atendiendo a un criterio de rentabilidad.
4.1. Servicios a satisfacer
a. Demanda térmica (calor/frío)
Las necesidades de frío-calor del complejo hotelero que hay que satisfacer son las siguientes: Demanda de calor:
- Agua caliente sanitaria
- Lavandería (lavadoras y secadoras) - Piscina exterior
- Spa - Cocinas Demanda de frío:
- Sistema de refrigeración (actualmente funcionando con máquinas enfriadoras que consumen electricidad de la red).
b. Demanda eléctrica
Las demandas de electricidad que Orotava Springs tiene son debidas a: - Alumbrado (habitaciones y servicios comunes).
- Otros consumos eléctricos (por ejemplo, ascensores). 4.2. Clasificación de las medidas de ahorro
A partir de las medidas explicadas en el apartado 2 de este proyecto y de las energías renovables consideradas en el apartado 3, se discute ahora la viabilidad de las mismas para definir el mix de tecnologías que se definirá para cada caso.
Por ello, conviene distinguir dos tipos de medidas: compatibles e incompatibles. En las tablas siguientes figuran resumidas todas estas actuaciones, que se detallan más adelante.
MEDIDAS INCOMPATIBLES INCOMPATIBILIDAD
Caldera de biomasa - Bomba de calor geotérmica - Instalación solar térmica
31 Bomba de calor geotérmica
- Caldera de biomasa - Cambio de la enfriadora
Instalación solar térmica de baja temperatura
- Caldera de biomasa (*) - Bomba de calor geotérmica(*) - Sistema fotovoltaico (espacio)
(*) La incompatibilidad en el caso de la instalación solar térmica de baja temperatura se debe no solo a la coincidencia en usos (ya que, por ejemplo, esta se podría reservar para satisfacer demandas específicas como las de la piscina o el spa), sino a que además en momentos de buen nivel de radiación se haría trabajar a la caldera de biomasa a cargas muy bajas, lo cual perjudicaría el funcionamiento y la durabilidad del equipo.
MEDIDAS COMPATIBLES
DEMANDA DE CALOR Y AGUA
Pérdidas circuito ACS
Reguladores de velocidad
Mejora del aislamiento
Válvulas termostáticas
Demanda agua fría y caliente en las habitaciones
Reductores de caudal en duchas
Perlizadores
WC doble descarga
Demanda lavandería
Recuperación agua aclarado
Intercambiadores calor secadoras
Demanda piscina exterior
32 CONSUMO DE
ELECTRICIDAD
Iluminación
Cambio de balastos
Sustitución de lámparas
Sensores en pasillos
Ascensores Regulación de velocidad
Bombeo Sistema de bombeo eficiente
Sistema fotovoltaico para autoconsumo
a. Medidas de ahorro compatibles:
Aquellas que se llevarán a cabo sin necesidad de realizar un estudio comparativo previo con otras medidas, ya que se trata de actuaciones complementarias y no alternativas.
En general, se trata de mejoras que afectan a la demanda, permitiendo reducirla. Los efectos cruzados que estas medidas podrían tener en la segunda categoría (medidas de ahorro incompatibles) se analizarán en profundidad en el punto 5. En definitiva, se estudiará la viabilidad de las medidas incompatibles independientemente de la influencia de las compatibles, partiendo de las demandas actuales del complejo hotelero.
Las medidas que se clasifican como “compatibles” son: a.1.) Medidas que afectan a la demanda de calor y de agua:
- Agua caliente sanitaria: reducción de las pérdidas térmicas.
Uno de los parámetros que influye en las pérdidas térmicas en el circuito de ACS es el caudal, por lo que se plantea la regulación de velocidad de las bombas de recirculación. Las bombas circuladoras actualmente instaladas son el modelo Wilo-TOP-z 50/7 PN 6/10, que permiten una adaptación manual de la potencia con tres velocidades. En una instalación convencional de abastecimiento de agua como esta los grupos de presión se regulan con presostatos, realizando arranques y paradas según las presiones prefijadas. Es por ello que los consumos eléctricos son elevados, ya que el caudal no se ajusta a la demanda del sistema.
33
Por otro lado, un mal aislamiento de las tuberías conlleva unas pérdidas en la red de distribución de 5ºC, por lo que se plantean mejoras en esta línea que supongan una disminución de las mismas.
A la hora de decidir si una solución u otra resulta más rentable, se necesitarían conocer datos de longitudes y diámetros de tubería, así como del tamaño de depósitos de acumulación. En función de la temperatura máxima del fluido caloportador y del diámetro de los conductos, se calcularía el espesor necesario de aislamiento.
Una acción complementaria que permite mejorar el funcionamiento del circuito es la colocación de válvulas termostáticas en los puntos de consumo, ya que aseguran el suministro instantáneo del agua caliente sanitaria a la temperatura a la que el cliente la demanda. Estas incrementan la seguridad, el confort y ahorran energía. En función del diámetro, su precio puede oscilar entre los 55 y los 100 €, como por ejemplo las del catálogo de Salvador Escoda.
- Sistemas de reducción de caudal en duchas y grifos:
Permiten reducir no sólo la demanda térmica de las habitaciones (ACS), sino también la demanda de agua en general.
Con los ahorradores para duchas, que limitan el caudal a flujos constantes de 8 o 10 l/min, se consigue reducir el consumo de agua hasta un 70%, con el consecuente ahorro energético al verse disminuida la demanda de agua caliente sanitaria por parte de los clientes del hotel. Todo ello sin que estos pierdan la sensación de confort. Diversos fabricantes presentan soluciones en sus catálogos por un precio que ronda los 11 € la unidad.
Los sistemas de ahorro en lavabos y fregaderos funcionan también como limitadores de caudal, fijándolo a 6 l/min, y si bien no permiten alcanzar ahorros tan elevados como en el caso de las duchas, se consigue reducir el consumo entre un 20 y un 50%. Estos componentes, conocidos como perlizadores, tienen un precio aproximado de 9 €/unidad.
- Sistemas de ahorro en WC mediante doble descarga:
Cuando se tira de la cadena en un WC estándar, se gastan como promedio 10 litros de agua. Según datos estadísticos, una persona gastaría como mínimo 70 litros de agua al día solamente con este uso. Teniendo en cuenta el elevado número de clientes que tiene el hotel (al margen de los empleados) en un mes de ocupación media como es enero (9.058 pax), se estarían gastando 634.600 litros de agua solamente en los WC.
Con la instalación de un sistema de doble descarga para el WC (con un precio de 30 €/unidad) se puede ahorrar un 50% del consumo de agua, ya que el sistema economizador con doble botón permite seleccionar descarga parcial (3 litros) o descarga total (6 litros). Esta reducción supone una recuperación de la inversión en menos de 6 meses. Y, a mayores del ahorro económico, la importante disminución en el consumo de un bien escaso como es el agua.
Hay que tener en cuenta también que la instalación y el montaje de esta medida de ahorro es muy sencilla, ya que se puede colocar en todos aquellos WC con cisterna incorporada.
34
ahorros aún mayores, de hasta el 70%), finalmente se descartó, ya que en hoteles y sitios públicos en los que el usuario desconoce el sistema instalado, la experiencia demuestra que resulta más adecuado el sistema de doble descarga.
- Servicio de lavandería:
Empleando sistemas de recuperación del agua del aclarado se consigue reutilizar parte de la cantidad de agua necesaria en el siguiente lavado (en hasta un 50%), lo que supone además un ahorro térmico (20%), puesto que ésta ya tiene un nivel de calor superior a la red. No se disponen de consumos de estos equipos por lo que no se puede cuantificar el ahorro exacto. Adicionalmente, se propone emplear intercambiadores para aprovechar el calor de los gases de escape de las secadoras para precalentar el gas que entra al comienzo del proceso. Esto llevaría a un ahorro del propano empleado para calentar los gases de secado, tal y como se recoge en la tabla siguiente:
Estimando una inversión en la instalación de los intercambiadores en unos 8.000€, el pay-back se realizaría en algo más de dos 2 años:
- Piscina exterior:
Colocación de una manta térmica para reducir las pérdidas de calor nocturnas, que son debidas a los fenómenos de evaporación, conducción y convección. Resultan complejas de estimar, ya que dependen de factores como son la temperatura ambiente, la velocidad del viento o el grado de humedad. Sim embargo, se estima que la colocación de una manta térmica supone una reducción de las pérdidas del 70 % durante el tiempo en que esta barrera se encuentre colocada. En el caso del complejo hotelero, la manta facilitará el calentamiento del agua de la piscina por las mañanas, gracias a su mayor conservación del calor durante las noches. Esto repercutirá en una disminución de la demanda de calor anual de la piscina.
Teniendo en cuenta el porcentaje anterior de reducción de pérdidas, y una inversión en el modelo de manta térmica Solar Plus de 700 micras de 260 m2 de 2.500 €, se puede concluir que la inversión resulta muy atractiva para el complejo hotelero. En cualquier caso, se valorará cuál es el mejor material disponible en el mercado actualmente y su relación calidad-precio a la hora de elegir la solución definitiva y realizar el presupuesto.
a.2.) Medidas que afectan al consumo de electricidad: - Bombeo:
A pesar de no disponer de datos desglosados del consumo eléctrico que supone la partida de las bombas del complejo hotelero, se puede intuir que estas representan una fracción importante del conjunto “otros consumos eléctricos”, que globalmente suponen el 40% del total.
El Instituto Tecnológico Hotelero y el fabricante danés de bombas Grundfos plantean soluciones de bombeo eficiente, que en otros hoteles han generado tal ahorro (entre un 20 y un 60%) que la recuperación de la inversión se ha producido en un plazo inferior a dos años. En concreto,
Consumo actual propano (kg) Ahorro propano (€) Inversión Payback
35
la gama Grundfos TP/TPE es una línea de alta eficiencia que podría servir de solución para reducir el consumo en el hotel.
Dado que no se conoce la partida actual que el sistema de bombeo supone, no se puede estimar el ahorro futuro ni las necesidades de inversión.
- Iluminación:
Las medidas propuestas van encaminadas a cambiar elementos dentro de las luminarias por otros más eficientes, lo que dada su sencillez no tienen limitaciones técnicas ni físicas. Además, son soluciones independientes del resto por lo que no interferirían de forma directa en el resto de actuaciones, más allá del menor consumo de energía eléctrica total.
Para su estudio se va cuantificar de forma general la cantidad de balastos y lámparas a sustituir, así como la instalación de sensores, y la inversión necesaria para ello, con el fin de decidir si se van a llevar a cabo las medidas.
Sustitución de balastos: afecta a todas las luminarias equipadas con lámparas fluorescentes, ya que sus balastos son electromagnéticos. Supondría el cambio a balasto electrónico de 411 luminarias con potencias de lámpara de 13, 18, 36 y 58 W. Teniendo en cuenta un precio de 25€ por unidad así como 3,5€ de mano de obra por luminaria el análisis de payback quedaría del siguiente modo:
De los resultados se deduce que merecería la pena sustituir todos los balastos en conjunto, a pesar de que aquellos de las lámparas de 13 y 18 W resulten menos rentables individualmente. Sustitución de lámparas: esta medida se realizaría para todas las lámparas incandescentes, los halógenos y los downlights halógenos. Se tiene en cuenta la potencia lumínica de las lámparas existentes con el fin de seleccionar lámparas LED que aseguren al menos una iluminación similar a la actual. Además de ahorrar el propio consumo de cada lámpara, se conseguiría evitar el consumo de los transformadores de halógenos y downlights. Para este análisis económico preliminar se emplearán los siguientes precios de referencia:
Tipo
Fluorescentes Nº luminarias Nº lámparas
Consumo anual con balasto actual
(€)
Consumo anual con balasto electrónico
(€)
Ahorro
anual Inversión Payback
13 W 28 56 647,53 € 618,09 € 29,43 € 798,00 € 27,11
18 W 195 383 6.142,12 € 5.858,30 € 283,82 € 5.557,50 € 19,58
36 W 164 265 8.668,83 € 4.095,72 € 4.573,12 € 4.674,00 € 1,02
58 W 24 27 1.491,38 € 427,91 € 1.063,47 € 684,00 € 0,64
TOTAL 411 731 16.949,86 € 11.000,03 € 5.949,84 € 11.713,50 € 1,97
Lámpara actual Potencia Potencia lámpara LEDPrecio LED
40 6 18,00 €
42 6 18,00 €
60 10 20,00 €
35 5 30,00 €
50 8 40,00 €
150 15 90,00 €
Downlight 50 32 60,00 €
Incandescente
36
Al igual que en el caso anterior se valora el precio de mano de obra en 4,5€ por luminaria, quedando el análisis de retorno de inversión:
De estos resultados se observa que las inversiones son considerables, sobre todo para las lámparas de mayores potencias, sin embargo, al profundizar se extraen las siguientes conclusiones para cada tipo de lámpara:
- Incandescente: en todos los casos los paybacks son razonables, y en conjunto rondarían los 3 años.
- Halógeno: al igual que en el caso anterior el payback global ronda los 3 años, a lo que contribuye también la eliminación de los transformadores.
Instalación de sensores en pasillos: en este caso se dispondrían sensores en aquellas zonas con mayor densidad de luminarias por m2. Del inventario de alumbrado proporcionado por el hotel se han identificado los pasillos de las zonas de habitaciones Gamazo y Colmenar con 96 y 43 lámparas respectivamente, además de los pasillos entre estas dos zonas con 23. Se ha estimado que se utilizará un sensor cada 10 lámparas, ya que cada uno cubriría una longitud de unos 15m. Teniendo en cuenta que cada dispositivo tiene un precio de unos 140€ y que con él se ahorraría un 30% de energía eléctrica, el análisis de payback quedaría del siguiente modo:
Teniendo en cuenta los elevados pay-back para todos los pasillos debido al bajo consumo de las lámparas de estas zonas, esta medida quedaría descartada.
- Regulación de velocidad en los ascensores:
Atendiendo a los valores dados por los fabricantes, estos ahorros supondrían un 23% sobre el consumo total de los ascensores sin regulador de velocidad. Dado que no se dispone de información detallada de consumo eléctrico de los ascensores no se calcula el payback, sin embargo, la relación coste/ahorro aconseja implantar esta medida.
- Sistema fotovoltaico para autoconsumo:
Para el análisis de los posibles ahorros gracias al abastecimiento de parte de la electricidad consumida por el hotel por una instalación de tecnología fotovoltaica, se han de tener en consideración, por un lado, la cantidad de espacio disponible y la cantidad de módulos que se pueden colocar, y por otro, la inversión que supondría y la cantidad de electricidad generada.
Tipo lámpara Potencia (W) Nº lámparas Consumo con lámpara actual (€)
Consumo con lámpara LED equivalente
(€)
Ahorro
anual Inversión Payback
40 390 3.061,26 € 459,19 € 2.602,07 € 8.775,00 € 3,37
42 237 1.953,32 € 279,05 € 1.674,28 € 5.332,50 € 3,18
60 154 1.813,21 € 302,20 € 1.511,01 € 3.773,00 € 2,50
781 6.827,79 € 1.040,44 € 5.787,36 € 17.880,50 € 3,09
35 35 284,22 € 40,60 € 243,62 € 1.207,50 € 4,96
50 69 800,47 € 128,08 € 672,39 € 3.070,50 € 4,57
150 150 5.220,45 € 522,05 € 4.698,41 € 14.175,00 € 3,02
Trafo halógeno 105 40 164,31 € 0,00 € 164,31 € 0,00 € 0,00
294 6.469,46 € 690,72 € 5.778,73 € 18.453,00 € 3,19 TOTAL
Incandescente
Halógeno TOTAL
Zona Nº lámparasPotencia por ud Consumo sin detector (€)
Consumo con
detector (€) Ahorro Inversión Payback
Pasillos Gamazo 23 11 39,83 € 27,88 € 11,95 € 560,00 € 46,86
Pasillos Colmenar 96 11 166,26 € 116,38 € 49,88 € 2.800,00 € 56,14
37
En esta fase preliminar de decisión se van a utilizar costes genéricos de instalaciones, además de estimaciones de producción. Una vez valorada la rentabilidad de la energía fotovoltaica en el hotel, siembre que se siga adelante con este sistema, en apartados sucesivos se procederá a analizar más detalladamente todos estos datos.
Con el plano de la azotea se observa el espacio disponible. Este supone 1.200 m2 de orientación sur, más otra zona con 340 m2 de orientación sudeste.
En la zona de 1.000 m2 se calcula que cabrían aproximadamente 8 filas de 36 paneles de 300Wp. Empleando el software System Advisor Model, se han seleccionado un módulo e inversor genérico para estimar la producción de electricidad mensual. Con los resultados de la simulación con SAM y para valorar el ahorro que se produciría, así como el peso que tendría la energía aportada por el sistema fotovoltaico sobre el total de consumo eléctrico, se comparan ambos valores mes a mes:
Tal y como se aprecia en la tabla anterior, la instalación fotovoltaica ahorraría aproximadamente el 10% de la electricidad consumida al mes. Sin embargo, esta producción para autoconsumo no se produciría más que en las horas centrales del día. Es destacable que esta cantidad de electricidad producida no llegaría a cubrir en ningún momento del día la
Consumo eléctrico mensual (MWh)
Media consumo diario (MWh)
Producción mensual (MWh)
Producción diaria media (MWh)
Enero 101,25 3,27 10,24 0,33
Febrero 89,05 3,18 10,71 0,38
Marzo 90,90 2,93 12,55 0,40
Abril 79,17 2,64 12,98 0,43
Mayo 91,03 2,94 13,46 0,43
Junio 119,28 3,98 13,05 0,43
Julio 158,35 5,11 13,87 0,45
Agosto 182,66 5,89 14,00 0,45
Septiembre 171,50 5,72 12,96 0,43
Octubre 166,42 5,37 12,10 0,39
Noviembre 127,37 4,25 10,35 0,35