Optimización del coste energético en tarifas eléctricas de tipo industrial
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(3) Agradecimientos Un particular agradecimiento a Ángel Sánchez Elipe, por la inestimable formación que me ha regalado estos meses y por ofrecerme la oportunidad de resolver un problema real de ingenierı́a. Gracias por hacer posible este proyecto, por tus consejos, paciencia y comprensión. A Araceli Hernández Bayo, porque de no haber sido mi profesora de Electrotecnia I, jamás hubiera cursado la especialidad de Ingenierı́a Eléctrica. Gracias por tu dedicación y esfuerzo por enseñar y por tu extraordinaria labor como docente. A Pablo Garrido Martı́nez-Llop, por el trato personalizado que es capaz de darle a cada alumno, por enseñarnos a pensar y razonar, pero sobre todo, por la amistad que nos une fuera de la escuela. A toda la familia Dreamfit por el trato que me han dado, en especial al Departamento de Contabilidad por su acogida. Gracias a Esperanza Teruel Fernández por su total disposición para simplificarme el trabajo recopilando facturas eléctricas. A Jesús José Sánchez Gisbert de la empresa Symelec Renovables, por su asesoramiento y recomendación en la toma de decisiones de las potencias contratadas. A mi familia y amigos, en especial a mis abuelos, por confiar en mı́ hasta cuando nadie más lo harı́a..
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(5) DPTO. ING. ELÉCTRICA ETSII UPM. Resumen ejecutivo Contexto del Trabajo Final de Grado Dreamfit R [1] es una cadena de gimnasios que actualmente cuenta con 22 centros, 14 de ellos abiertos y 8 en proyecto y construcción. Además, gestiona el Mercado Municipal de Las Ventas en Madrid y tiene intención de crecer entre 3 y 4 gimnasios por año a partir de 2019.. Representación 1. Aperturas de la cadena Dreamfit en el periodo 2010-2017. Debido al ambicioso plan de expansión para 2019, el departamento de Edificación de Dreamfit me ha dado la oportunidad de desarrollar este proyecto desde septiembre de 2018 trabajando en la gestión energética de los gimnasios de la compañı́a. Hasta la fecha, el departamento estaba integrado por un único ingeniero que en materia de gestión energética realizaba un seguimiento mensual del consumo eléctrico de cada gimnasio.. Objetivos y metodologı́a Sólo los gimnasios consumen anualmente más de 6 GWh, lo que hace imprescindible controlar y realizar un consumo eléctrico sostenible. El presente proyecto tiene por objeto optimizar las tarifas eléctricas de los gimnasios de la cadena Dreamfit, para lo que se han aprovechado todos los recursos fı́sicos y tecnológicos disponibles. La metodologı́a seguida se puede resumir en dos puntos: Ajustar las potencias contratadas en cada periodo y tarifa. Predecir, controlar y reducir los consumos dentro y fuera del horario de apertura.. Marco de referencia aplicable al proyecto Tanto los gimnasios Dreamfit como el Mercado Municipal de Las Ventas cuentan con tarifas eléctricas de tipo industrial o empresarial que tienen como caracterı́stica común una potencia contratada no inferior a 15 kW [2]: I.
(6) Tarifas de tres periodos tipo 3.0A de BT (tensión U ≤ 1kV ) y tipo 3.1A de AT (tensión U ∈ (1kV, 36kV ) y potencia Pi ≤ 450kW ). Tarifas de seis periodos tipo 6.1A de AT (tensión U ∈ [1kV, 30kV ) y potencia al menos en uno de los seis periodos Pi > 450kW ). Además, en las tarifas de Alta Tensión (AT) ha de cumplirse que la potencia contratada en el periodo i ha de ser menor o igual a la contratada en el periodo i+1, esto es: Pi ≤ Pi+1 . Por otro lado, la facturación de cualquier tarifa eléctrica está basada en dos términos: Término fijo de potencia, basado en la potencia contratada (kW) que puede tener además un sobrecoste asociado al exceso de potencia demandada. Término variable de energı́a, basado en la energı́a realmente consumida (kWh). El término de potencia se basa en el dimensionamiento de la red de distribución, de tal forma que se factura mensualmente en función de las potencias contratadas y de la potencia realmente demandada en función del tipo de tarifa con un precio fijo impuesto por boletı́n. En contraposición, el término de energı́a activa se factura a precio fijo o variable según el contrato establecido con la comercializadora eléctrica, mientras que el término de energı́a reactiva se factura sólo por excesos y también a precio fijo impuesto por el BOE [3, 4].. Estudio del término de potencia Se han evaluado las potencias contratadas en cada periodo y tarifa de los gimnasios de la cadena Dreamfit, analizando si dichas potencias son las más adecuadas de acuerdo con las necesidades de cada instalación. Para optimizar el término de potencia se han diseñado dos algoritmos programando en MATLAB [5]: Función POT IDEAL() para los centros con tarifa de tres periodos. Función POT IDEAL 6P() para los centros con tarifa de seis periodos. En ambos casos, la función devuelve un vector con las potencias optimizadas que hacen mı́nimo el gasto anual en término de potencia. No obstante, una modificación de las potencias contratadas supone la reforma de la red de suministro y puede implicar el cobro de hasta tres cuotas por parte de la distribuidora de acuerdo con el BOE [6]: Cuota por derecho de enganche: se cobra en e/actuación. Cuota por derecho de acceso: se cobra en e/kW solicitado. Cuota por derecho de extensión: se cobra en e/kW solicitado. La cuota por derechos de enganche se factura siempre e independientemente del ajuste realizado, mientras que las de acceso y extensión se facturan si y sólo si se aumenta la máxima potencia contratada. Además, se ha de considerar que una reducción de la potencia máxima contratada lleva intrı́nseca una pérdida de los derechos de extensión en el medio plazo, lo que puede suponer que una futura solicitud de aumento de potencia desemboque en la obligación de abonar a la distribuidora el coste total de un proyecto de ingenierı́a para la construcción de una nueva lı́nea eléctrica que permita proporcionar la potencia que se solicita. Igualmente, si la potencia contratada es superior a los 50 kW se hace necesario disponer de un Transformador de Intensidad (TI) en propiedad que permita reducir la corriente a valores II. ETSII UPM.
(7) TFG - OPTIMIZACIÓN ENERGÉTICA INDUSTRIAL óptimos para realizar la medida. En este sentido la potencia máxima contratada está limitada por el TI, pues en función de su nivel de precisión, dicha potencia está acotada superior e inferiormente. Con este motivo, una modificación de las potencias contratadas también puede suponer el sobrecoste causado por el cambio del transformador de intensidad. Valorando todos los aspectos mencionados, se ha realizado el estudio del término de potencia desde un punto de vista teórico y posteriormente, se ha tomado la decisión de modificar o no las potencias contratadas de acuerdo con los intereses económicos de Dreamfit respetando la normatica vigente. El resumen del ajuste de potencias se incluye en la tabla 2:. Representación 2. Resumen del ajuste del término de potencia. Por tanto, mediante una adecuada modificación de potencias se ha conseguido ahorrar casi 8000 e anuales en el conjunto de gimnasios de la cadena Dreamfit. Cabe decir que el ahorro posible es todavı́a mayor, pues no se ha podido realizar el análisis del término de potencia en la tarifa compartida entre el Mercado Municipal de Las Ventas y Dreamfit Ventas al no disponer de las lecturas cuarto horarias necesarias. No obstante, se espera recibir las curvas de carga de manera inminente y poder ası́ completar el estudio.. Control del término de energı́a La cadena de gimnasios Dreamfit cuenta con un sistema de supervisión, control y adquisición de datos llamado BMS (Building Management System) que permite realizar un control centralizado de toda la instalación. El BMS se puede personalizar de acuerdo con las necesidades de cada cliente e instalación:. (a) Interfaz inicial BMS Mercado Ventas.. (b) Vista en planta BMS DF Villaverde.. Representación 3. Ejemplo de sistema de control centralizado BMS. Adrián Cecilio Benito. III.
(8) Mediante el BMS se controla fundamentalmente la instalación de mayor consumo dentro de un gimnasio, esto es, se gobierna el encendido y apagado de los equipos de climatización. Además permite comprobar el estado de averı́a de los equipos vı́a alarma y la gestión de datos históricos a través de sondas de temperatura, presión y otros parámetros. Igualmente, a través del BMS se puede controlar la instalación eléctrica y la de Agua Caliente Sanitaria (ACS). Inicialmente, se realizó un análisis de cada BMS controlando la correcta programación de los horarios de funcionamiento de las instalaciones de acuerdo de con el horario de apertura de los gimnasios. Posteriormente, se comenzó un seguimiento diario de consumos eléctricos fuera del horario de apertura. Para ello se ha establecido un consumo objetivo por centro de acuerdo con los equipos que han de funcionar fuera de horario (neveras de personal, máquinas de vending, luminoso de fachada y equipo de climatización de la sala de rack ). El análisis de consumos fuera del horario de apertura se ha realizado utilizando analizadores de red de la marca Circutor [7]:. (a) Consumo de una semana de DF Sevilla.. (b) Consumo diario 0h-6h de DF Alicante.. Representación 4. Ejemplo de control de consumos vı́a analizador de red. La figura 4 pone de manifiesto la clara mejora conseguida en materia de gestión energética y por tanto en ahorro económico en el caso de Dreamfit Alicante. Por otro lado, con el objetivo de modelizar y predecir el comportamiento energético de los gimnasios de la cadena Dreamfit, se han desarrollado las llamadas lı́neas base energéticas que consisten en un indicador y referencia cuantitativos del desempeño energético que sirve como base de comparación. Por esta razón, una lı́nea base es un elemento diferenciador de cualquier Sistema de Gestión Energético bajo la norma ISO 50001 [8] y se apoya en el principio ”medir para identificar, e identificar para mejorar ” [9]. Por tanto, se ha obtenido una lı́nea base para cada gimnasio mediante regresión lineal múltiple programando en R [10]. La variable independiente y las variables dependientes utilizadas para la obtención del modelo de regresión son: Variable independiente: consumo mensual en kWh que se pretende medir. Variables dependientes: grados dı́a de refrigeración y calefacción, número de accesos a la instalación y número de horas de apertura (datos mensuales). Los grados dı́a de refrigeración (CCD) consideran cuántos grados y durante cuánto tiempo ha estado la temperatura exterior por encima de una temperatura base, mientras que los grados dı́a de calefacción (HDD) consideran cuántos grados y durante cuánto tiempo ha estado la temperatura exterior por debajo de una temperatura base [11]. Las lı́neas base aportan valor a la compañı́a facilitando el pronóstico de consumos y la concienciación de los directores de cada centro sobre la calidad de su gestión energética y sus posibilidades de mejora. IV. ETSII UPM.
(9) TFG - OPTIMIZACIÓN ENERGÉTICA INDUSTRIAL. (a) Lı́nea base de DF Zaragoza.. (b) Correlaciones simples de DF Zaragoza.. Representación 5. Ejemplo de lı́nea base de desempeño energético.. Conclusiones Pese a que el presente proyecto todavı́a se encuentra en fase de implantación y desarrollo, las medidas llevadas a cabo ya han comenzado a advertirse: El ajuste del término de potencia supone un ahorro de casi 8000 e anuales. Con el control de consumos fuera del horario de apertura se ha conseguido evitar el consumo de más de 138000 kWh al año, lo que supone un ahorro de casi 14000 e anuales (aproximando el precio del kWh a 10 céntimos de e). La instalación de una baterı́a de condensadores en Dreamfit Sevilla producirá un ahorro de más de 1800 e anuales a partir del cuarto año desde su instalación. Se ha logrado evitar la emisión anual de más de 18 y 14 kg de SO2 y N Ox respectivamente. Para concluir, la mejora y evolución de la eficiencia energética en cada centro de la cadena Dreamfit durante los últimos meses se expone en la figura 6:. Representación 6. Evolución de la eficiencia energética en los gimnasios Dreamfit. Palabras clave: optimización de tarifas eléctricas, ajuste de potencias contratadas, término de potencia, BMS, lı́nea base, eficiencia energética, consumo eléctrico sostenible. Códigos UNESCO: Campo: Ciencias Tecnológicas (código 33). Disciplina: Ingenierı́a y Tecnologı́a Eléctrica (código 3306). Subdisciplinas: Aplicaciones Eléctricas (330602) y Transmisión y Distribución (330609). Adrián Cecilio Benito. V.
(10) DPTO. ING. ELÉCTRICA ETSII UPM. Índice general Índice de tablas y figuras. 3. 1. Introducción y objetivos. 11. 1.1. Contexto: colaboración con Dreamfit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 11. 1.2. Antecedentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 12. 1.3. Justificación, objetivos y metodologı́a. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 12. 1.4. Estructura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 13. 2. Marco de referencia aplicable al proyecto. 15. 2.1. Tarifas de acceso eléctrico no domésticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 15. 2.2. Periodos tarifarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 16. 2.2.1. Modalidad de tres periodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 16. 2.2.2. Modalidad de seis periodos, tarifa 6.1A . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 17. 2.3. Término de facturación de potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 19. 2.3.1. Tarifas 3.0A y 3.1A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 19. 2.3.2. Tarifas 6.1A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 19. 2.3.3. Concepto de curva de carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 20. 2.3.4. Precio del término de potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 21. 2.4. Término de facturación de energı́a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 22. 2.4.1. Término de facturación de energı́a activa . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 22. 2.4.2. Término de facturación de energı́a reactiva . . . . . . . . . . . . . . . . .. 24. 2.5. Suministros complementarios o de seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 25. 2.6. Impuestos y equipos de medida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 26. 2.7. Energı́a suministrada en barras de central . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 26. 2.8. Modificación de las potencias contratadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 27. 2.8.1. Pérdida de los derechos de extensión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 27. 2.8.2. Necesidad de cambiar los transformadores de intensidad . . . . . . . . . .. 28. 3. Análisis del término de potencia. 29. 3.1. Centros con tarifa de tres periodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 29. 3.1.1. Dreamfit Castellón de tarifa de BT 3.0A . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 32. 3.1.2. Dreamfit Alcorcón de tarifa de BT 3.0A . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 34 1.
(11) ÍNDICE GENERAL 3.1.3. Suministro de socorro de Dreamfit Alcorcón de tarifa de BT 3.0A. . . . .. 36. 3.1.4. Dreamfit Aluche de tarifa de BT 3.0A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 39. 3.1.5. Dreamfit Valdebernardo de tarifa de BT 3.0A . . . . . . . . . . . . . . . .. 41. 3.1.6. Dreamfit Vallecas de tarifa de BT 3.0A . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 44. 3.1.7. Dreamfit Zaragoza de tarifa de BT 3.0A . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 46. 3.1.8. Dreamfit Villaverde de tarifa de AT 3.1A . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 49. 3.1.9. Dreamfit Alicante de tarifa de AT 3.1A . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 51. 3.1.10. Dreamfit Valencia de tarifa de AT 3.1A . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 53. 3.1.11. Dreamfit Sevilla de tarifa de AT 3.1A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 55. 3.1.12. Dreamfit Segovia de tarifa de AT 3.1A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 57. 3.2. Centros con tarifa de seis periodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 59. 3.2.1. Dreamfit Oviedo de tarifa de AT 6.1A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 63. 3.2.2. Mercado Municipal de Las Ventas de tarifa de AT 6.1A . . . . . . . . . .. 67. 4. Modificación de las potencias contratadas. 69. 4.1. Dreamfit Castellón de tarifa de BT 3.0A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 69. 4.2. Suministro principal y de socorro de Dreamfit Alcorcón de tarifa de BT 3.0A . .. 70. 4.3. Dreamfit Aluche de tarifa de BT 3.0A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 70. 4.4. Dreamfit Valdebernardo de tarifa de BT 3.0A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 71. 4.5. Dreamfit Vallecas de tarifa de BT 3.0A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 72. 4.6. Dreamfit Zaragoza de tarifa de BT 3.0A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 72. 4.7. Dreamfit Villaverde de tarifa de AT 3.1A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 73. 4.8. Dreamfit Alicante de tarifa de AT 3.1A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 74. 4.9. Dreamfit Valencia de tarifa de AT 3.1A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 74. 4.10. Dreamfit Sevilla de tarifa de AT 3.1A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 75. 4.11. Dreamfit Segovia de tarifa de AT 3.1A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 75. 4.12. Dreamfit Oviedo de tarifa de AT 6.1A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 76. 4.13. Mercado Municipal de Las Ventas de tarifa de AT 6.1A . . . . . . . . . . . . . .. 76. 4.14. Resumen final de modificación de potencias contratadas . . . . . . . . . . . . . .. 76. 5. Control del término de energı́a. 2. 79. 5.1. Supervisión y control vı́a BMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 80. 5.1.1. Definición de BMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 80. 5.1.2. Análisis y uso de los BMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 82. 5.2. Control de consumos fuera del horario de apertura . . . . . . . . . . . . . . . . .. 82. 5.2.1. Dreamfit Castellón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 85. 5.2.2. Dreamfit Alcorcón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 87. 5.2.3. Dreamfit Aluche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 89. 5.2.4. Dreamfit Valdebernardo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 91. 5.2.5. Dreamfit Vallecas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 93. 5.2.6. Dreamfit Zaragoza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 95. ETSII UPM.
(12) TFG - OPTIMIZACIÓN ENERGÉTICA INDUSTRIAL 5.2.7. Dreamfit Villaverde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 97. 5.2.8. Dreamfit Alicante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 99. 5.2.9. Dreamfit Valencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 5.2.10. Dreamfit Sevilla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 5.2.11. Dreamfit Sant Adrià . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 5.2.12. Dreamfit Oviedo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 5.2.13. Dreamfit Ventas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 5.3. Estudio del término de energı́a: lı́neas base. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112. 5.3.1. Definición de lı́nea base energética . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 5.3.2. Obtención de las lı́neas base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 5.3.3. Corrección de las lı́neas base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 5.3.4. Lı́nea base de Dreamfit Castellón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 5.3.5. Lı́nea base de Dreamfit Alcorcón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 5.3.6. Lı́nea base de Dreamfit Aluche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 5.3.7. Lı́nea base de Dreamfit Valdebernardo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 5.3.8. Lı́nea base de Dreamfit Vallecas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121. 5.3.9. Lı́nea base de Dreamfit Zaragoza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 5.3.10. Lı́nea base de Dreamfit Villaverde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 5.3.11. Lı́nea base de Dreamfit Alicante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 5.3.12. Lı́nea base de Dreamfit Valencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 5.3.13. Lı́nea base de Dreamfit Sant Adrià . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 5.3.14. Lı́nea base de Dreamfit Oviedo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 5.3.15. Lı́nea base de Dreamfit Sevilla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 5.3.16. Lı́nea base de Dreamfit Ventas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 5.3.17. Evaluación de las lı́neas base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 5.4. Estudio de energı́a reactiva en Dreamfit Sevilla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 6. Conclusiones y lı́neas futuras. 131. 6.1. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 6.2. Valoración de impactos ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 6.3. Lı́neas futuras de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 7. Presupuesto y planificación temporal. 137. 7.1. Presupuesto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 7.1.1. Estimación del total de horas dedicadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 7.1.2. Estimación económica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 7.2. Planificación temporal: diagrama de Gantt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141. Adrián Cecilio Benito. 3.
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(14) DPTO. ING. ELÉCTRICA ETSII UPM. Índice de tablas y figuras 1.. Aperturas de la cadena Dreamfit en el periodo 2010-2017. . . . . . . . . . . . . .. I. 2.. Resumen del ajuste del término de potencia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. III. 3.. Ejemplo de sistema de control centralizado BMS. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. III. 4.. Ejemplo de control de consumos vı́a analizador de red. . . . . . . . . . . . . . . .. IV. 5.. Ejemplo de lı́nea base de desempeño energético. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. V. 6.. Evolución de la eficiencia energética en los gimnasios Dreamfit. . . . . . . . . . .. V. 1.1. Aperturas de la cadena Dreamfit en el periodo 2010-2017. . . . . . . . . . . . . .. 11. 1.2. Histórico de consumo energético total de Dreamfit. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 12. 2.1. Periodos tarifarios de la tarifa 3.0A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 16. 2.2. Periodos tarifarios de la tarifa 3.1A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 16. 2.3. Periodos tarifarios de la tarifa 6.1A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 17. 2.4. Celdas del CT del Mercado Municipal de Las Ventas. . . . . . . . . . . . . . . . .. 18. 2.5. Transformador 2 del CT del Mercado de Las Ventas. . . . . . . . . . . . . . . . .. 18. 2.6. Determinación de la potencia facturada en tarifas 3.0A y 3.1A. . . . . . . . . . .. 19. 2.7. Diferencia entre potencia instantánea y lectura cuarto horaria de potencia. . . . .. 20. 2.8. Precio de peaje del término de potencia en e/kW y dı́a. . . . . . . . . . . . . . .. 21. 2.9. Distribuidoras predominantes en España por zona geográfica. . . . . . . . . . . .. 21. 2.10. Precio de peaje del término de energı́a activa en e/kWh. . . . . . . . . . . . . .. 22. 2.11. Precio horario del mercado diario obtenido a través de OMIE. . . . . . . . . . . .. 23. 2.12. Penalización por exceso de energı́a reactiva [32]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 24. 2.13. Grupo electrógeno GSL65 PRAMAC de Dreamfit Vallecas. . . . . . . . . . . . .. 25. 2.14. Coeficientes de pérdidas de la tarifa 3.0A de BT. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 26. 2.15. Coeficientes de pérdidas de la tarifa 3.1A de AT. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 26. 2.16. Coeficientes de pérdidas de la tarifa 6.1A de AT. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 26. 2.17. Potencias admisibles en función de las caracterı́sticas de los TI [12]. . . . . . . . .. 28. 3.1. Función de optimización de potencias para las tarifas de tres periodos. . . . . . .. 31. 3.2. Resultado gráfico de potencias en P1 de DF Castellón. . . . . . . . . . . . . . . .. 32. 3.3. Resultado gráfico de potencias en P2 de DF Castellón. . . . . . . . . . . . . . . .. 32. 3.4. Resultado gráfico de potencias en P3 de DF Castellón. . . . . . . . . . . . . . . .. 32. 3.5. Resultados numéricos del análisis de facturas de DF Castellón. . . . . . . . . . .. 33 5.
(15) ÍNDICE DE TABLAS Y FIGURAS. 6. 3.6. Resultados numéricos ideales de DF Castellón. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 33. 3.7. Resumen de resultados de DF Castellón. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 33. 3.8. Resumen corregido de resultados de DF Castellón. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 34. 3.9. Resultado gráfico de potencias en P1 de DF Alcorcón. . . . . . . . . . . . . . . .. 34. 3.10. Resultado gráfico de potencias en P2 de DF Alcorcón. . . . . . . . . . . . . . . .. 34. 3.11. Resultado gráfico de potencias en P3 de DF Alcorcón. . . . . . . . . . . . . . . .. 35. 3.12. Resultados numéricos del análisis de facturas de DF Alcorcón. . . . . . . . . . . .. 35. 3.13. Resultados numéricos ideales de DF Alcorcón. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 35. 3.14. Resumen de resultados de DF Alcorcón. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 36. 3.15. Resultado gráfico de potencias en P1 de SOS DF Alcorcón. . . . . . . . . . . . .. 36. 3.16. Resultado gráfico de potencias en P2 de SOS DF Alcorcón. . . . . . . . . . . . .. 36. 3.17. Resultado gráfico de potencias en P3 de SOS DF Alcorcón. . . . . . . . . . . . .. 37. 3.18. Resultados numéricos del análisis de facturas de SOS DF Alcorcón. . . . . . . . .. 37. 3.19. Resultados numéricos ideales de SOS DF Alcorcón. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 37. 3.20. Resumen de resultados de SOS DF Alcorcón. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 38. 3.21. Resumen corregido de resultados de SOS DF Alcorcón. . . . . . . . . . . . . . . .. 38. 3.22. Resultado gráfico de potencias en P1 de DF Aluche. . . . . . . . . . . . . . . . .. 39. 3.23. Resultado gráfico de potencias en P2 de DF Aluche. . . . . . . . . . . . . . . . .. 39. 3.24. Resultado gráfico de potencias en P3 de DF Aluche. . . . . . . . . . . . . . . . .. 39. 3.25. Resultados numéricos del análisis de facturas de DF Aluche. . . . . . . . . . . . .. 40. 3.26. Resultados numéricos ideales de DF Aluche. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 40. 3.27. Resumen de resultados de DF Aluche. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 40. 3.28. Resumen corregido de resultados de DF Aluche. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 41. 3.29. Resultado gráfico de potencias en P1 de DF Valdebernardo. . . . . . . . . . . . .. 41. 3.30. Resultado gráfico de potencias en P2 de DF Valdebernardo. . . . . . . . . . . . .. 41. 3.31. Resultado gráfico de potencias en P3 de DF Valdebernardo. . . . . . . . . . . . .. 42. 3.32. Resultados numéricos del análisis de facturas de DF Valdebernardo. . . . . . . .. 42. 3.33. Resultados numéricos ideales de DF Valdebernardo. . . . . . . . . . . . . . . . .. 42. 3.34. Resumen de resultados de DF Valdebernardo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 43. 3.35. Resumen corregido de resultados de DF Valdebernardo. . . . . . . . . . . . . . .. 43. 3.36. Resultado gráfico de potencias en P1 de DF Vallecas. . . . . . . . . . . . . . . . .. 44. 3.37. Resultado gráfico de potencias en P2 de DF Vallecas. . . . . . . . . . . . . . . . .. 44. 3.38. Resultado gráfico de potencias en P3 de DF Vallecas. . . . . . . . . . . . . . . . .. 44. 3.39. Resultados numéricos del análisis de facturas de DF Vallecas. . . . . . . . . . . .. 45. 3.40. Resultados numéricos ideales de DF Vallecas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 45. 3.41. Resumen de resultados de DF Vallecas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 45. 3.42. Resumen corregido de resultados de DF Vallecas. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 46. 3.43. Resultado gráfico de potencias en P1 de DF Zaragoza. . . . . . . . . . . . . . . .. 46. 3.44. Resultado gráfico de potencias en P2 de DF Zaragoza. . . . . . . . . . . . . . . .. 47. 3.45. Resultado gráfico de potencias en P3 de DF Zaragoza. . . . . . . . . . . . . . . .. 47. ETSII UPM.
(16) TFG - OPTIMIZACIÓN ENERGÉTICA INDUSTRIAL 3.46. Resultados numéricos del análisis de facturas de DF Zaragoza. . . . . . . . . . .. 47. 3.47. Resultados numéricos ideales de DF Zaragoza.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 48. 3.48. Resumen de resultados de DF Zaragoza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 48. 3.49. Resumen corregido de resultados de DF Zaragoza. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 48. 3.50. Resultado gráfico de potencias en P1 de DF Villaverde. . . . . . . . . . . . . . .. 49. 3.51. Resultado gráfico de potencias en P2 de DF Villaverde. . . . . . . . . . . . . . .. 49. 3.52. Resultado gráfico de potencias en P3 de DF Villaverde. . . . . . . . . . . . . . .. 49. 3.53. Resultados numéricos del análisis de facturas de DF Villaverde. . . . . . . . . . .. 50. 3.54. Resultados numéricos ideales de DF Villaverde. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 50. 3.55. Resumen de resultados de DF Villaverde. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 50. 3.56. Resultado gráfico de potencias en P1 de DF Alicante. . . . . . . . . . . . . . . .. 51. 3.57. Resultado gráfico de potencias en P2 de DF Alicante. . . . . . . . . . . . . . . .. 51. 3.58. Resultado gráfico de potencias en P3 de DF Alicante. . . . . . . . . . . . . . . .. 51. 3.59. Resultados numéricos del análisis de facturas de DF Alicante. . . . . . . . . . . .. 52. 3.60. Resultados numéricos ideales de DF Alicante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 52. 3.61. Resumen de resultados de DF Alicante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 52. 3.62. Resumen corregido de resultados de DF Alicante. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 53. 3.63. Resultado gráfico de potencias en P1 de DF Valencia. . . . . . . . . . . . . . . .. 53. 3.64. Resultado gráfico de potencias en P2 de DF Valencia. . . . . . . . . . . . . . . .. 53. 3.65. Resultado gráfico de potencias en P3 de DF Valencia. . . . . . . . . . . . . . . .. 54. 3.66. Resultados numéricos del análisis de facturas de DF Valencia. . . . . . . . . . . .. 54. 3.67. Resultados numéricos ideales de DF Valencia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 54. 3.68. Resumen de resultados de DF Valencia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 55. 3.69. Resultado gráfico de potencias en P1 de DF Sevilla. . . . . . . . . . . . . . . . .. 55. 3.70. Resultado gráfico de potencias en P2 de DF Sevilla. . . . . . . . . . . . . . . . .. 55. 3.71. Resultado gráfico de potencias en P3 de DF Sevilla. . . . . . . . . . . . . . . . .. 56. 3.72. Resultados numéricos del análisis de facturas de DF Sevilla. . . . . . . . . . . . .. 56. 3.73. Resultados numéricos ideales de DF Sevilla. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 56. 3.74. Resumen de resultados de DF Sevilla. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 57. 3.75. Resultado gráfico de potencias en P1 de DF Segovia. . . . . . . . . . . . . . . . .. 57. 3.76. Resultado gráfico de potencias en P2 de DF Segovia. . . . . . . . . . . . . . . . .. 57. 3.77. Resultado gráfico de potencias en P3 de DF Segovia. . . . . . . . . . . . . . . . .. 58. 3.78. Resultados numéricos del análisis de facturas de DF Segovia y cines. . . . . . . .. 58. 3.79. Resultados numéricos ideales de DF Segovia y cines. . . . . . . . . . . . . . . . .. 58. 3.80. Resumen de resultados de DF Segovia y cines.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 59. 3.81. Función de optimización de potencias para las tarifas de seis periodos. . . . . . .. 62. 3.82. Resultado gráfico de potencias de Dreamfit Oviedo. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 63. 3.83. Resultados numéricos del análisis de facturas de DF Oviedo. . . . . . . . . . . . .. 63. 3.84. Resultados numéricos ideales de DF Oviedo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 64. 3.85. Resumen de resultados de DF Oviedo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 64. Adrián Cecilio Benito. 7.
(17) ÍNDICE DE TABLAS Y FIGURAS. 8. 3.86. Distribución horaria de kWh en una hipotética tarifa 3.1A de DF Oviedo. . . . .. 65. 3.87. Resultado gráfico de las hipotéticas potencias en P1 de DF Oviedo. . . . . . . . .. 66. 3.88. Resultado gráfico de las hipotéticas potencias en P2 de DF Oviedo. . . . . . . . .. 66. 3.89. Resultado gráfico de las hipotéticas potencias en P3 de DF Oviedo. . . . . . . . .. 66. 3.90. Resultados numéricos ideales de una hipotética tarifa 3.1A de DF Oviedo. . . . .. 67. 3.91. Término de energı́a de una hipotética tarifa 3.1A de DF Oviedo. . . . . . . . . .. 67. 3.92. Comparativo tarifa 6.1A frente a 3.1A de DF Oviedo. . . . . . . . . . . . . . . .. 67. 3.93. Lecturas de potencia horarias del Mercado Municipal de Las Ventas. . . . . . . .. 68. 4.1. Decisión final de potencias contratadas en DF Castellón. . . . . . . . . . . . . . .. 69. 4.2. Decisión final de potencias contratadas en DF Aluche. . . . . . . . . . . . . . . .. 71. 4.3. Decisión final de potencias contratadas en DF Valdebernardo. . . . . . . . . . . .. 71. 4.4. Decisión final de potencias contratadas en DF Vallecas. . . . . . . . . . . . . . .. 72. 4.5. Decisión final de potencias contratadas en DF Zaragoza. . . . . . . . . . . . . . .. 73. 4.6. Decisión final de potencias contratadas en DF Villaverde. . . . . . . . . . . . . .. 73. 4.7. Decisión final de potencias contratadas en DF Alicante. . . . . . . . . . . . . . .. 74. 4.8. Decisión final de potencias contratadas en DF Sevilla. . . . . . . . . . . . . . . .. 75. 4.9. Resumen de la decisión final de potencias contratadas en los gimnasios Dreamfit.. 77. 5.1. Subida porcentual del precio del kWh en verano 2018 frente a verano 2017. . . .. 79. 5.2. Ejemplo de pantalla de incicio del BMS del Mercado de Las Ventas. . . . . . . .. 80. 5.3. Ejemplo de vista en planta del BMS de Dreamfit Villaverde. . . . . . . . . . . . .. 80. 5.4. Ejemplo de programa horario del BMS de Dreamfit Vallecas. . . . . . . . . . . .. 81. 5.5. Ejemplo de alarmas y consignas del BMS de Dreamfit Valdebernardo. . . . . . .. 81. 5.6. Ejemplo de gestión de históricos del BMS de Dreamfit Vallecas. . . . . . . . . . .. 82. 5.7. Analizador de red del transformador 1 del CT del Mercado de Las Ventas. . . . .. 83. 5.8. Consumo de energı́a activa de una semana en Dreamfit Sevilla. . . . . . . . . . .. 83. 5.9. Consumo diario entre las 0h y las 6h en Dreamfit Castellón. . . . . . . . . . . . .. 85. 5.10. Consumo sábados, domingos y festivos entre 7h y 8h en Dreamfit Castellón. . . .. 85. 5.11. Consumo sábados entre las 22h y las 24h en Dreamfit Castellón. . . . . . . . . .. 86. 5.12. Consumo domingos y festivos entre las 16h y las 24h en Dreamfit Castellón. . . .. 86. 5.13. Consumo diario entre las 0h y las 6h en Dreamfit Alcorcón. . . . . . . . . . . . .. 87. 5.14. Consumo sábados, domingos y festivos entre 7h y 8h en Dreamfit Alcorcón. . . .. 87. 5.15. Consumo sábados entre las 22h y las 24h en Dreamfit Alcorcón. . . . . . . . . . .. 88. 5.16. Consumo domingos y festivos entre las 16h y las 24h en Dreamfit Alcorcón. . . .. 88. 5.17. Consumo diario entre las 0h y las 6h en Dreamfit Aluche. . . . . . . . . . . . . .. 89. 5.18. Consumo sábados, domingos y festivos entre 7h y 8h en Dreamfit Aluche. . . . .. 89. 5.19. Consumo sábados entre las 22h y las 24h en Dreamfit Aluche. . . . . . . . . . . .. 90. 5.20. Consumo domingos y festivos entre las 16h y las 24h en Dreamfit Aluche. . . . .. 90. 5.21. Consumo diario entre las 0h y las 6h en Dreamfit Valdebernardo. . . . . . . . . .. 91. 5.22. Consumo sábados, domingos y festivos entre 7h y 8h en Dreamfit Valdebernardo.. 91. ETSII UPM.
(18) TFG - OPTIMIZACIÓN ENERGÉTICA INDUSTRIAL 5.23. Consumo sábados entre las 22h y las 24h en Dreamfit Valdebernardo. . . . . . .. 92. 5.24. Consumo domingos y festivos entre las 16h y las 24h en Dreamfit Valdebernardo.. 92. 5.25. Consumo diario entre las 0h y las 6h en Dreamfit Vallecas. . . . . . . . . . . . . .. 93. 5.26. Consumo sábados, domingos y festivos entre 7h y 8h en Dreamfit Vallecas. . . . .. 93. 5.27. Consumo sábados entre las 22h y las 24h en Dreamfit Vallecas. . . . . . . . . . .. 94. 5.28. Consumo domingos y festivos entre las 16h y las 24h en Dreamfit Vallecas. . . . .. 94. 5.29. Consumo diario entre las 0h y las 6h en Dreamfit Zaragoza. . . . . . . . . . . . .. 95. 5.30. Consumo sábados, domingos y festivos entre 7h y 8h en Dreamfit Zaragoza. . . .. 95. 5.31. Consumo sábados entre las 22h y las 24h en Dreamfit Zaragoza. . . . . . . . . . .. 96. 5.32. Consumo domingos y festivos entre las 16h y las 24h en Dreamfit Zaragoza. . . .. 96. 5.33. Consumo diario entre las 0h y las 6h en Dreamfit Villaverde. . . . . . . . . . . .. 97. 5.34. Consumo sábados, domingos y festivos entre 7h y 8h en Dreamfit Villaverde. . .. 97. 5.35. Consumo sábados entre las 22h y las 24h en Dreamfit Villaverde. . . . . . . . . .. 98. 5.36. Consumo domingos y festivos entre las 16h y las 24h en Dreamfit Villaverde. . .. 98. 5.37. Consumo diario entre las 0h y las 6h en Dreamfit Alicante. . . . . . . . . . . . .. 99. 5.38. Consumo sábados, domingos y festivos entre 7h y 8h en Dreamfit Alicante. . . .. 99. 5.39. Consumo sábados entre las 22h y las 24h en Dreamfit Alicante. . . . . . . . . . . 100 5.40. Consumo domingos y festivos entre las 16h y las 24h en Dreamfit Alicante. . . . 100 5.41. Consumo diario entre las 0h y las 6h en Dreamfit Valencia. . . . . . . . . . . . . 101 5.42. Consumo sábados, domingos y festivos entre 7h y 8h en Dreamfit Valencia. . . . 101 5.43. Consumo sábados entre las 22h y las 24h en Dreamfit Valencia. . . . . . . . . . . 102 5.44. Consumo domingos y festivos entre las 16h y las 24h en Dreamfit Valencia. . . . 102 5.45. Consumo diario entre las 0h y las 6h en Dreamfit Sevilla. . . . . . . . . . . . . . 103 5.46. Consumo sábados, domingos y festivos entre 7h y 8h en Dreamfit Sevilla. . . . . 103 5.47. Consumo sábados entre las 22h y las 24h en Dreamfit Sevilla. . . . . . . . . . . . 104 5.48. Consumo domingos y festivos entre las 16h y las 24h en Dreamfit Sevilla. . . . . 104 5.49. Consumo diario entre las 0h y las 6h en Dreamfit Sant Adrià. . . . . . . . . . . . 105 5.50. Consumo sábados, domingos y festivos entre 7h y 8h en Dreamfit Sant Adrià. . . 105 5.51. Consumo sábados entre las 22h y las 24h en Dreamfit Sant Adrià. . . . . . . . . 106 5.52. Consumo domingos y festivos entre las 16h y las 24h en Dreamfit Sant Adrià. . . 106 5.53. Consumo diario entre las 0h y las 6h en Dreamfit Oviedo. . . . . . . . . . . . . . 107 5.54. Q-ton para producción de ACS en Dreamfit Oviedo [13]. . . . . . . . . . . . . . . 108 5.55. Consumo sábados, domingos y festivos entre 7h y 8h en Dreamfit Oviedo. . . . . 108 5.56. Consumo sábados entre las 22h y las 24h en Dreamfit Oviedo. . . . . . . . . . . . 109 5.57. Consumo domingos y festivos entre las 16h y las 24h en Dreamfit Oviedo. . . . . 109 5.58. Consumo diario entre las 0h y las 6h en Dreamfit Ventas. . . . . . . . . . . . . . 110 5.59. Consumo sábados, domingos y festivos entre 7h y 8h en Dreamfit Ventas. . . . . 110 5.60. Consumo sábados entre las 22h y las 24h en Dreamfit Ventas. . . . . . . . . . . . 111 5.61. Consumo domingos y festivos entre las 16h y las 24h en Dreamfit Ventas. . . . . 111 5.62. Obtención de los HDD de los últimos 36 meses en Madrid. . . . . . . . . . . . . . 113 Adrián Cecilio Benito. 9.
(19) ÍNDICE DE TABLAS Y FIGURAS 5.63. Lı́nea base de Dreamfit Castellón. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 5.64. Lı́nea base de Dreamfit Alcorcón. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 5.65. Lı́nea base de Dreamfit Aluche. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 5.66. Lı́nea base de Dreamfit Valdebernardo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 5.67. Lı́nea base de Dreamfit Vallecas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 5.68. Lı́nea base de Dreamfit Zaragoza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 5.69. Lı́nea base de Dreamfit Villaverde. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 5.70. Lı́nea base de Dreamfit Alicante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 5.71. Lı́nea base de Dreamfit Valencia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 5.72. Lı́nea base de Dreamfit Sant Adrià. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 5.73. Lı́nea base de Dreamfit Oviedo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 5.74. Evaluación de las lı́neas base. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 5.75. Análisis de la penalización por exceso de reactiva en DF Sevilla.. . . . . . . . . . 129. 5.76. Baterı́a de condensadores Circutor OPTIM 9 Plug and Play-165-440 [14]. . . . . 129 5.77. Periodo de retorno de la inversión de la baterı́a de condensadores. . . . . . . . . . 129 6.1. Evolución de la eficiencia energética en los gimnasios Dreamfit. . . . . . . . . . . 132 6.2. Emisiones atmosféricas evitadas gracias al proyecto. . . . . . . . . . . . . . . . . 134 6.3. Sistema SCADA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 6.4. Sistema de control CentraLine Management [15]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 7.1. Costes totales de mano de obra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 7.2. Costes totales de insumos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 7.3. Costes totales de amortización. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 7.4. Costes totales directos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 7.5. Costes totales indirectos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 7.6. Coste total del proyecto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 7.7. Diagrama de Gantt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141. 10. ETSII UPM.
(20) DPTO. ING. ELÉCTRICA ETSII UPM. Capı́tulo 1. Introducción y objetivos 1.1.. Contexto: colaboración con Dreamfit. Dreamfit R [1] es una cadena de gimnasios que nace a finales de 2009 a iniciativa de un grupo de empresarios españoles vinculados al mundo deportivo y empresarial con reconocido prestigio en el sector y larga trayectoria. En la actualidad, Dreamfit cuenta con 22 gimnasios repartidos por toda España, de los cuales 14 están abiertos y 8 en proyecto y construcción. Además, gestiona el Mercado Municipal de Las Ventas en Madrid y tiene por objetivo crecer del orden de entre tres y cuatro gimnasios por año a partir de 2019.. Representación 1.1. Aperturas de la cadena Dreamfit en el periodo 2010-2017. Desde su creación, la superficie construida de gimnasios ha sido de 43790 m2 , a los que hay que sumar la remodelación de los 22000 m2 del Mercado Municipal de Las Ventas. La actividad de Dreamfit se puede separar en dos grandes ramas: Edificación de los gimnasios (actualmente todos ellos de superficie S > 3500 m2 ). La cadena cuenta con un ingeniero Director de Edificación dedicado a la subcontratación del aparejador y de las empresas adjudicatarias de cada obra de ejecución. El ingeniero se encarga de formalizar con el ayuntamiento local la solicitud de las licencias de obra y actividad, realizar todas las gestiones técnicas necesarias con los propietarios del local o terreno y con las entidades involucradas. Además, lleva a cabo un seguimiento semanal de cada obra, controlando en cada visita el cumplimiento de los plazos, revisando la perfecta ejecución de cada partida del proyecto y coordinando la entrada a obra de todas las empresas intervinientes. Una vez finalizada la obra, controla y dirige el mantenimiento técnico ası́ como la gestión energética de cada centro. 11.
(21) CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS Explotación de los gimnasios. Mientras que el Departamento de Edificación está integrado por una única persona, el resto de los más de 250 trabajadores de Dreamfit se dedican a la explotación de los gimnasios.. 1.2.. Antecedentes. La energı́a eléctrica constituye actualmente un bien indispensable y crucial para la vida de las sociedades desarrolladas. Pese a que el conjunto del planeta conoce perfectamente la importancia de ahorrar energı́a, la tendencia general aún se fundamenta en un consumo insostenible y creciente de energı́a eléctrica. De hecho, de acuerdo con el Banco Mundial, el consumo eléctrico per cápita en España ha aumentado más del 50 % desde la década de 1990 [16]. La concienciación combinada con un uso eficiente de la electricidad basado en un consumo sostenible es un componente esencial para el aprovechamiento de los recursos energéticos. Evitar consumos desmedidos garantiza además una reducción de gases contaminantes emitidos a la atmósfera. Igualmente, de cara a las grandes y medianas empresas, el consumo sostenible lleva intrı́nseco un correspondiente ahorro económico y reconocimiento social que puede ser aprovechado para el propio crecimiento y desarrollo empresarial de cualquier organización. Antes de la realización de este proyecto, el Departamento de Edificación de Dreamfit sólo realizaba un seguimiento mensual del consumo eléctrico total de cada gimnasio, para lo que también se empleaban indicadores como el consumo anual por metro cuadrado y socio.. 1.3.. Justificación, objetivos y metodologı́a. Debido al ambicioso plan de expansión para 2019, Dreamfit me ha dado la oportunidad de desarrollar este Trabajo Final de Grado (TFG) trabajando en la gestión energética de los gimnasios de la compañı́a. El consumo eléctrico total de la cadena de gimnasios Dreamfit R [1] ha sido superior a los 6 GWh en 2018, al igual que sucedió en 2017. Debido a los elevados niveles de consumo de la compañı́a y a su intención de crecer del orden de entre tres o cuatro gimnasios por año, la monitorización, el control, la predicción de los consumos y sobre todo la optimización de las diferentes tarifas eléctricas se percibe como una operación realmente trascendental para el progreso de la empresa.. Representación 1.2. Histórico de consumo energético total de Dreamfit. El presente proyecto tiene por objeto optimizar las tarifas eléctricas de los gimnasios de la cadena Dreamfit reduciendo el binomio consumo-coste. Con este propósito se han aprovechado todos los recursos fı́sicos y tecnológicos disponibles, entre los que destacan analizadores de red y sistemas de control tipo BMS (Building Management System). 12. ETSII UPM.
(22) TFG - OPTIMIZACIÓN ENERGÉTICA INDUSTRIAL Concretamente, la metodologı́a seguida se basa en los siguientes cinco aspectos: Desarrollar algoritmos que sean capaces de determinar las potencias óptimas a contratar en cada periodo y tarifa eléctrica. Con ello se hace posible realizar de forma anual una revisión del término de potencia y el ajuste de dichas potencias de cara a minizar al máximo el coste. Ajustar el horario de funcionamiento de las instalaciones eléctrica y de climatización al horario real de apertura y uso de los gimnasios mediante la herramienta de gestión energética BMS. Se pretende continuar prestando la misma calidad de servicio a los clientes reduciendo los niveles de consumo. Reducir al máximo los consumos de cada centro fuera del horario de apertura. Para ello, se ha realizado un seguimiento y una monitorización diaria estableciendo un objetivo de consumo para cada centro. Predecir los consumos totales de cada gimnasio a través de curvas de desempeño energético que permitan modelizar el comportamiento y la eficiencia energética de cada gimnasio. Estas curvas, llamadas lı́neas base, aportan valor a la compañı́a facilitando la disminución del gasto energético. Concienciar al director y coordinador de cada gimnasio de la necesidad e importancia de realizar un uso eficiente de la energı́a, ası́ como de sus posibilidades objetivas de mejora.. 1.4.. Estructura. El planteamiento de este Trabajo Final de Grado (TFG) se apoya en las siguientes secciones: Capı́tulo 1 - Introducción y objetivos. Se describe el contexto, los antecedentes, la justificación, los objetivos, la metodologı́a y la estructura del TFG. Capı́tulo 2 - Marco de referencia aplicable al proyecto. Se exponen los conceptos necesarios para analizar una factura eléctrica industrial (tarifas de BT tipo 3.0A y de AT tipo 3.1A y 6.1A), ası́ como las nociones básicas para optimizar dichas tarifas y facilitar la comprensión del presente proyecto. Capı́tulo 3 - Análisis del término de potencia. Se realiza un estudio teórico de optimización de potencias contratadas en cada uno de los gimnasios de la cadena Dreamfit R [1] mediante algoritmos desarrollados en MATLAB [5]. Capı́tulo 4 - Modificación de las potencias contratadas. Se justifica la conveniencia o no de realizar el ajuste de las potencias contratadas en cada caso valorando tanto el aspecto económico como la normativa vigente. Capı́tulo 5 - Control del término de energı́a. Se detallan las medidas que se han llevado a cabo con el objetivo de modelizar, monitorizar y reducir los consumos de cada gimnasio dentro y fuera del horario de apertura. Capı́tulo 6 - Conclusiones y lı́neas futuras. Se resumen los resultados alcanzados, la valoración de impactos ambientales y las posibles lı́neas futuras de trabajo relacionadas con el ambicioso plan de expansión de la empresa. Capı́tulo 7 - Presupuesto y planificación temporal. Se incluye una estimación económica del trabajo y un Digrama de Gantt. Adrián Cecilio Benito. 13.
(23)
(24) DPTO. ING. ELÉCTRICA ETSII UPM. Capı́tulo 2. Marco de referencia aplicable al proyecto A lo largo de este capı́tulo se presentan los conceptos necesarios para el entendimiento y el análisis de una factura eléctrica actual de tipo industrial. Se profundiza en aquellas ideas fundamentales para facilitar la comprensión de este trabajo. Además, se incluyen las expresiones matemáticas que se emplearán en capı́tulos posteriores para tratar de optimizar los términos de potencia y de energı́a de las tarifas de cada uno de los gimnasios de la cadena Dreamfit R [1].. 2.1.. Tarifas de acceso eléctrico no domésticas. Actualmente existen múltiples tarifas eléctricas de tipo industrial o empresarial que tienen como caracterı́stica común una potencia contratada no inferior a 15 kW [2]. Se distinguen dos modalidades según el número de periodos: Tarifas de tres periodos. Tarifas de seis periodos. A continuación se presentan las tarifas que se analizarán a lo largo de la exposición, que serán tanto de tres como de seis periodos. Dependiendo de las condiciones de tensión a las que se lleve a cabo la acometida eléctrica, las tarifas pueden ser, además, de baja o de alta tensión. Por tanto: Tarifas de baja tensión: • Tarifa 3.0A: es la tarifa general de baja tensión, esto es, para tensiones no superiores a 1 kV. Tarifas de alta tensión: • Tarifa 3.1A: es la tarifa especı́fica de tres periodos para tensiones entre 1 kV y 36 kV, donde la potencia contratada en los tres periodos es igual o inferior a 450 kW. • Tarifa 6.1A: es una de las tarifas generales de alta tensión donde al menos la potencia contratada en uno de los seis periodos es superior a 450 kW. Los niveles de tensión están fijados por el intervalo semiabierto [1 kV, 30 kV). De acuerdo con el BOE [2], en tarifas de AT la potencia contratada en el periodo i ha de ser menor o igual que la potencia contratada en el periodo i+1, esto es, ha de cumplirse que: Pi ≤ Pi+1 15.
(25) CAPÍTULO 2. MARCO DE REFERENCIA APLICABLE AL PROYECTO Por tanto, más adelante se verá que en las tarifas de tres periodos 3.0A de BT se permite contratar las potencias que más se adapten a las necesidades del consumidor, mientras que en las tarifas 3.1A y 6.1A de AT se ha de respetar la inecuación anterior. La facturación en cualquiera de las tarifas anteriormente mencionadas está basada en dos términos elementales: Término fijo de potencia, basado en la potencia (kW) contratada de coste fijo y en el posible sobrecoste causado por un exceso de potencia demandada. Término variable de energı́a, basado en la energı́a realmente consumida (kWh).. 2.2.. Periodos tarifarios. Los periodos tarifarios para cada tipo de tarifa se encuentran recogidos en el BOE [17]. A continuación se presentan las distintas modalidades.. 2.2.1.. Modalidad de tres periodos. Tanto para las tarifas de Baja Tensión (BT) como para las de Alta Tensión (AT) estudiadas en este trabajo de la modalidad de tres periodos, la duración de cada periodo será: Periodo punta P1 de 4 horas/dı́a. Periodo llano P2 de 12 horas/dı́a. Periodo valle P3 de 8 horas/dı́a. Dentro de la enumeración anterior, los precios del término de potencia y del término de energı́a son decrecientes, siendo por tanto el periodo punta el más caro y el periodo valle el más económico de los tres. En todo el territorio nacional de la penı́nsula ibérica se fijan los periodos tarifarios del siguiente modo [18]: Tarifa 3.0A:. Representación 2.1. Periodos tarifarios de la tarifa 3.0A. Tarifa 3.1A:. Representación 2.2. Periodos tarifarios de la tarifa 3.1A.. 16. ETSII UPM.
(26) TFG - OPTIMIZACIÓN ENERGÉTICA INDUSTRIAL Los cambios de horario de invierno a verano y viceversa tienen lugar los dos dı́as del año en los que se produce el cambio oficial de hora en ambas tarifas [19]. En la tabla 2.2 se percibe que la tarifa de alta tensión 3.1A distingue tipos de dı́as, pasando a ser una tarifa de dos periodos los fines de semana y los festivos nacionales recogidos en el BOE [20]. Consecuentemente, estos dı́as excepcionales la tarifa 3.1A pasa a tener exclusivamente 6 horas/dı́a de periodo llano P2 y 18 horas/dı́a de periodo valle P3.. 2.2.2.. Modalidad de seis periodos, tarifa 6.1A. Para explicar los periodos tarifarios de la tarifa 6.1A en la penı́nsula ibérica se recurre a la tabla 2.3 facilitada por el asesor energético [21] de Dreamfit R [1]. Tal y como pasaba en la tarifa 3.1A de alta tensión, en la tarifa 6.1A también se distinguen tipos de dı́as, de forma que para este caso se establecen 24 horas/dı́a de periodo 6 (P6) para fines de semana y festivos nacionales.. Representación 2.3. Periodos tarifarios de la tarifa 6.1A. La tabla 2.3 pone de manifiesto la mayor complejidad de las tarifas de seis periodos, donde la distribución horaria de periodos cambia cada mes, o incluso cada quincena, tal y como ocurre en el mes de junio. Lo más habitual es que el consumo se realice en Baja Tensión (BT), lo que obliga al usuario con tarifa de Alta Tensión (AT) a la instalación de un centro de transformación que reduzca el nivel de tensión de AT a BT. Ası́ sucede en todos los gimnasios de la cadena Dreamfit R [1] con tarifas 3.1A y 6.1A. En las figuras 2.4 y 2.5 se presenta el Centro de Transformación (CT) de AT a BT del Mercado Municipal de Las Ventas, en el que la tarifa de AT es tipo 6.1A. De hecho, para poder garantizar el suministro al conjunto del mercado, este CT cuenta con tres transformadores de 630 kVA. De estos tres transformadores, siempre hay dos en funcionamiento y uno en reserva. Toda la información citada en este texto sobre el CT del mercado ha sido constatada con la empresa adjudicataria de la obra de la instalación eléctrica en la última remodelación del Mercado Municipal, Monlux [22].. Adrián Cecilio Benito. 17.
(27) CAPÍTULO 2. MARCO DE REFERENCIA APLICABLE AL PROYECTO. Representación 2.4. Celdas del CT del Mercado Municipal de Las Ventas. Como puede verse en la figura 2.4 se muestran las celdas del Centro de Transformación del Mercado Municipal: Celda de entrada de lı́nea: recibe las lı́neas desde el exterior del CT a 15 kV. Celda de protección general: como se trata de un CT con más de un transformador, hay una celda de protección general y otra de protección para cada transformador. Celda de medida: cuenta con transformadores de tensión e intensidad que convierten los valores de las magnitudes eléctricas propias de la lı́nea a valores que puedan ser leı́dos por los equipos de telemedida (100V y 5A). Celda de protección de cada transformador. A continuación, se muestra en la figura 2.5 el elemento principal de cualquier CT: el transformador. En este caso, se trata de uno de los tres transformadores secos en resina moldeada de la casa France Transfo modelo Trihal del CT del Mercado Municipal de Las Ventas.. Representación 2.5. Transformador 2 del CT del Mercado de Las Ventas. De acuerdo con la placa de caracterı́sticas de los transformadores, cada uno es de 630 kVA de potencia aparente y reducen la tensión de 15 kV a 400 V. El grupo de conexión es Dyn11 y tiene una tensión de cortocircuito del 6 %, lo que significa que en caso de cortocircuito en el lado de BT, habrı́a que aplicar una tensión de 900 V (el 6 % de 15 kV) en el lado de AT para que por el secundario circulase la corriente nominal. 18. ETSII UPM.
(28) TFG - OPTIMIZACIÓN ENERGÉTICA INDUSTRIAL. 2.3.. Término de facturación de potencia. El término de potencia se basa en el dimensionamiento de la red de distribución, de tal manera que cada usuario pueda consumir una cierta potencia máxima (potencia contratada) cuando lo necesite mediante un pago mensual que se realiza a la distribuidora eléctrica. El término de facturación de potencia se calcula como el sumatorio de la potencia a facturar en cada periodo tarifario por la parte correspondiente del precio anual del término de potencia: FP =. n X. Pf i · tpi · Df. i=1. Donde: F P es el término de facturación de potencia de los n periodos expresado en e. Pf i es la potencia a facturar en el periodo i, expresada en kW. e y tpi es el precio anual del término de potencia del periodo tarifario i, expresado en kW dı́a. Df son los dı́as del periodo de facturación. Se factura de forma mensual el resultado obtenido tras la aplicación de la fórmula anterior. El cálculo de la potencia a facturar depende de las potencias contratadas y de la potencia realmente demandada dependiendo del tipo de tarifa [23].. 2.3.1.. Tarifas 3.0A y 3.1A. En las tarifas de tres periodos se emplea lo que se conoce como potencia de maxı́metro, esto es, la máxima potencia cuarto horaria demandada en cada periodo tarifario (punta, llano o valle) de cada periodo de facturación. A partir de la potencia de maxı́metro se determina la potencia a facturar:. Representación 2.6. Determinación de la potencia facturada en tarifas 3.0A y 3.1A.. 2.3.2.. Tarifas 6.1A. La potencia a facturar en cada periodo coincide con la potencia contratada en dicho periodo. La diferencia más notable en cuanto a la potencia facturada entre las tarifas de tres y seis periodos consiste en que en la tarifa 6.1A se cobran todos los excesos cuarto horarios de potencia registrados en cada periodo y no sólo el máximo exceso por periodo. En este sentido, siempre que la potencia cuarto horaria demandada sobrepase en cualquier periodo la potencia contratada de dicho periodo, se procederá a la facturación de todos los excesos además de la potencia contratada. Adrián Cecilio Benito. 19.
(29) CAPÍTULO 2. MARCO DE REFERENCIA APLICABLE AL PROYECTO Los excesos de potencia facturados mensualmente se calculan mediante la siguiente expresión: v uX 6 X u n FEP = Ki · 1.406368 · t (Pdj − Pci )2 i=1. j=1. Donde: FEP es el factor de exceso de potencia que se factura mensualmente expresado en e. Pdj es la potencia demandada en cada uno de los n cuartos de hora en los que se ha superado la potencia contratada en el periodo i, expresada en kW. Pci es la potencia contratada en el periodo i, expresada en kW. Ki es un coeficiente cuyo valor depende del periodo tarifario. Se mide en e/kW, de forma que toma los valores: • • • •. 2.3.3.. 1 en P1. 0,5 en P2. 0,37 en P3, P4 y P5. 0,17 en P6.. Concepto de curva de carga. Independientemente de la modalidad de la tarifa, tanto para obtener la potencia a facturar en las tarifas de tres periodos como para calcular los excesos de potencia en las tarifas de seis periodos se utilizan las llamadas lecturas cuarto horarias o curvas de carga. En dicha curva se representa de forma anual la media integral de la demanda de potencia activa en intervalos de quince minutos. Es fundamental distinguir la curva de consumo de potencia instantánea de la curva de consumo de potencia media integral. De cara a profundizar en la importancia de diferenciar ambas curvas, se incluye la figura 2.7 proporcionada por la comercializadora eléctrica [24] de Dreamfit R [1].. Representación 2.7. Diferencia entre potencia instantánea y lectura cuarto horaria de potencia. Como cada dı́a tiene 96 cuartos de hora (4 cuartos de hora · 24 horas), las lecturas cuarto horarias se pueden definir de forma sencilla como un vector que anualmente alcanza 35040 posiciones (96 · 365 dı́as). Cada posición de este vector representa la potencia media integral demandada en un intervalo de quince minutos concreto. Por su parte, la curva de carga es la representación gráfica de las lecturas cuarto horarias. Analizando la figura 2.7, se observa que un pico de potencia demandada alto en un instante concreto no supone tanta penalización como pudiera parecer. La razón se explica por la neutralización de este pico de potencia puntual mediante el resto de potencias instantáneas demandadas en ese mismo intervalo de quince minutos. 20. ETSII UPM.
(30) TFG - OPTIMIZACIÓN ENERGÉTICA INDUSTRIAL. 2.3.4.. Precio del término de potencia. El precio del término de potencia tanto en alta como en baja tensión está constituido por dos elementos: Precio de peaje: viene impuesto por boletı́n [3] y es distinto para cada periodo. Los precios de peaje del término de potencia de las tarifas que se estudiarán a lo largo de toda la exposición son los siguientes:. Representación 2.8. Precio de peaje del término de potencia en e/kW y dı́a. Los peajes de acceso a la energı́a eléctrica están destinados a cubrir ciertos gastos del sector eléctrico español, entre los que destacan el transporte y la distribución de energı́a eléctrica [25]. Este transporte y distribución de energı́a eléctrica lo lleva a cabo la empresa distribuidora. Las empresas distribuidoras son las dueñas de las infraestructuras de transporte (lı́neas aéreas, postes eléctricos, etc.), lo que significa que no es posible ni elegir ni cambiar de distribuidora, sino que dependiendo de la zona geográfica en la que se encuentre cada usuario, le corresponderá una distribuidora determinada. A partir de la figura 2.9 podemos ver cuáles son las distribuidoras predominantes en España dependiendo de la zona geográfica [26]:. Representación 2.9. Distribuidoras predominantes en España por zona geográfica.. Precio de potencia: depende de la comercializadora eléctrica, que es quien compra la energı́a a la distribuidora y posteriormente se la vende a los consumidores. En el caso de la comercializadora [24] de Dreamfit R [1], el precio de potencia es nulo, lo que significa que la comercializadora vende la energı́a a precio de coste. El precio total del término de potencia es la suma de los dos factores anteriores. Adrián Cecilio Benito. 21.
(31) CAPÍTULO 2. MARCO DE REFERENCIA APLICABLE AL PROYECTO. 2.4.. Término de facturación de energı́a. 2.4.1.. Término de facturación de energı́a activa. El término de energı́a activa se basa en la energı́a real (kWh) que se ha consumido en un periodo determinado de facturación. El término de facturación de energı́a activa se calcula como el sumatorio de la energı́a consumida registrada mediante un contador por el precio del término de energı́a activa en cada periodo tarifario según la siguiente expresión: FE =. n X. Ei · tei. i=1. Donde: F E es el término de facturación de energı́a activa de los n periodos expresado en e. Ei es la energı́a activa real consumida en el periodo tarifario i, expresada en kWh. e . tei es el precio del término de energı́a activa en el periodo tarifario i, expresado en kW h 2.4.1.1.. Precio del término de energı́a activa. Al igual que ocurrı́a en el apartado anterior de potencia, el precio del término de energı́a activa está formado por los dos mismos elementos: Precio de peaje: viene impuesto por boletı́n [3] y, de nuevo, es distinto para cada periodo. Los precios de peaje del término de energı́a activa de las tarifas que se estudiarán a lo largo de toda la exposición son los siguientes:. Representación 2.10. Precio de peaje del término de energı́a activa en e/kWh.. Precio del coste de la energı́a: varı́a por comercializadora y región. Aunque el precio del kWh es variable, la tendencia de subida o de bajada de este precio es común para todas las comercializadoras. Esto se debe a que el precio de la luz depende de múltiples factores que hacen que su precio suba o baje cada dı́a e incluso cada hora. Algunos de los factores que hacen subir el precio del kWh son [4]: • Clima desfavorable: sequı́a, poco viento, poco sol, etc. • Picos de demanda, como por ejemplo el incremento del gasto energético debido al mayor uso de la calefacción en invierno que en otoño o en primavera. • Encarecimiento de materias primas, especialmente del gas. • Exportación de energı́a, pues si se lleva a cabo la venta de energı́a eléctrica al extranjero, la demanda sube, lo que implica una subida del precio del kWh. 22. ETSII UPM.
(32) TFG - OPTIMIZACIÓN ENERGÉTICA INDUSTRIAL El mercado mayorista de la electricidad en España se conoce como pool y en él participan las empresas habilitadas: productoras, distribuidoras y comercializadoras de energı́a eléctrica. Este mercado donde la electricidad se compra y se vende cada dı́a y donde se fija el precio del kWh está regido por el operador independiente OMIE (Operador del Mercado Ibérico de Energı́a). Se trata de una subasta donde el precio se fija en función de la oferta y la demanda de energı́a. Accediendo a la web de OMIE, se puede consultar el precio al que comprarán la energı́a las comercializadoras que posteriormente venderán a cada cliente [27, 28]. A continuación, se muestra en la figura 2.11 una gráfica resumen del mercado eléctrico diario español con el precio horario del MWh. Este precio, conocido como precio de casación, se obtiene a partir de la intersección entre dos curvas [29]: • Ofertas recibidas ordenadas de menor a mayor precio para la venta. • Ofertas recibidas ordenadas de mayor a menor precio para la compra. El cruce de ambas curvas simboliza las llamadas ofertas casadas, que representan una oferta de venta y compra convertida en un compromiso inalterable de entrega de energı́a [30].. Representación 2.11. Precio horario del mercado diario obtenido a través de OMIE. No obstante, es posible contratar una tarifa con precio fijo y permanencia que se revisa generalmente de forma anual. Sin embargo, las tarifas con precio fijo implican un riesgo para las comercializadoras, pues ofrecer un precio constante en un mercado variable obliga a añadir un margen de seguridad para neutralizar posibles subidas del precio del kWh. Como consecuencia de lo anterior, las tarifas con precio fijo suelen ser menos rentables que las tarifas habituales de precio variable, salvo que se consigan precios muy ventajosos [31]. Por este motivo, en la cadena de gimnasios Dreamfit R [1] sólo hay un centro con tarifa a precio fijo, Dreamfit Segovia, que además cuenta con tarifa de AT tipo 3.1A.. El precio total del término de energı́a activa es la suma de los dos factores anteriores. Examinando las tablas 2.8 y 2.10 se confirma que el coste de la electricidad es decreciente en cada periodo, es decir, el periodo más caro es el periodo 1 o periodo punta y el más barato es el periodo 3 o periodo valle (o el periodo 6 en el caso de las tarifas de seis periodos).. Adrián Cecilio Benito. 23.
(33) CAPÍTULO 2. MARCO DE REFERENCIA APLICABLE AL PROYECTO. 2.4.2.. Término de facturación de energı́a reactiva. El término de facturación de energı́a reactiva depende del factor de potencia cos(ψ), de manera que se impondrá una penalización si cos(ψ) < 0.95 independientemente de la modalidad de la tarifa [23].. Representación 2.12. Penalización por exceso de energı́a reactiva [32]. De forma congruente con la figura 2.12, se puede advertir que un cos(ψ) < 0.95 sólo puede darse si el consumo de energı́a reactiva en kVArh supera el 33 % del valor de la energı́a activa consumida en kWh en ese periodo de facturación. De manera que el exceso de energı́a reactiva se factura mediante la expresión: ER =. n X. [ERi − 0.33 · EAi ] · tER. i=1. Donde: ER es el exceso de energı́a reactiva facturada en los n periodos medido en e. ER es la energı́a reactiva realmente consumida en el periodo tarifario i, expresada en kVArh. EA es la energı́a activa realmente consumida en el periodo tarifario i, expresada en kWh. tER es el precio del exceso del término de energı́a reactiva expresado en e/kVArh. Es importante señalar que, siendo coherente con la figura 2.12, tER puede tomar tres valores distintos impuestos por boletı́n [3]: • tER = 0, si ER ≤ 0, o lo que es lo mismo, si cos(ψ) ≥ 0.95. Como es lógico, en este caso no se facturarı́a exceso de energı́a reactiva. • tER = 0,041554 e/kVArh, si cos(ψ) ∈ [0.80, 0.95). • tER = 0,062332 e/kVArh, si cos(ψ) < 0.80. Este término de energı́a reactiva se aplica sobre todos los periodos tarifarios excepto en el periodo 3 en las tarifas 3.0A y 3.1A, y en el periodo 6 en la tarifa 6.1A. En tarifas industriales o no domésticas (de potencia contratada mayor a 15 kW) en las que el consumo de energı́a reactiva sea superior a 1.5 veces el de energı́a activa, el organismo competente de la Comunidad Autónoma exigirá al consumidor la corrección obligatoria del factor de potencia a través de la distribuidora de la región. Como se verá más adelante, el único gimnasio de la cadena Dreamfit R [1] que penaliza por excesos de potencia reactiva es Dreamfit Sevilla.. 24. ETSII UPM.
(34) TFG - OPTIMIZACIÓN ENERGÉTICA INDUSTRIAL La solución en caso de penalizar por excesos de reactiva pasa por estudiar la viabilidad de la instalación de una baterı́a de condesadores que compense el factor de potencia aproximándolo a la unidad, tal y como se ha hecho en el apartado 5.4 de este proyecto.. 2.5.. Suministros complementarios o de seguridad. Según establece el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT), existen tres suministros complementarios o de seguridad [33]: Luces de emergencia: todos los locales de pública concurrencia han de tener luces de emergencia. Suministro de socorro: desde marzo de 2015, debe disponer de suministro de socorro todo local de espectáculos y actividades recreativas cualquiera que sea su ocupación, ası́ como los locales de reunión, trabajo y usos sanitarios con una ocupación prevista de más de 300 personas. Suministro de reserva: han de tenerlo los hospitales, los aeropuertos, los centros comerciales, los estadios deportivos, etc. Cuando se necesite suministro de socorro y de reserva se instalará exclusivamente el de reserva. Respetando el REBT, todos los centros de la cadena Dreamfit R [1] inaugurados tras marzo de 2015 cuentan con un suministro de socorro además del alumbrado de emergencia. En el presente proyecto sólo se realizará el análisis del término de potencia del suministro de socorro del gimnasio Dreamfit Alcorcón. La potencia del suministro de socorro ha de ser al menos igual al 15 % de la potencia contratada máxima, lo que generalmente provoca que la red de socorro esté algo sobredimensionada. La alimentación de estos servicios de seguridad puede ser automática o no automática. En este sentido, se permite el uso de las siguientes formas de alimentación: Baterı́as de acumuladores. Generadores independientes como los llamados grupos electrógenos, que son máquinas que a través de un motor de combustión mueven un generador eléctrico (figura 2.13). Derivaciones separadas de la red de distribución.. Representación 2.13. Grupo electrógeno GSL65 PRAMAC de Dreamfit Vallecas.. Adrián Cecilio Benito. 25.
(35) CAPÍTULO 2. MARCO DE REFERENCIA APLICABLE AL PROYECTO. 2.6.. Impuestos y equipos de medida. Sobre el término de potencia y el término de energı́a activa y reactiva anteriormente presentados se aplica el llamado impuesto eléctrico del 5,11269632 % [34]. Además, en caso de no tener un equipo de medida o contador en propiedad, en la factura eléctrica aparecerá un nuevo concepto sobre el que no se aplica el impuesto eléctrico: el alquiler del equipo de medida. Finalmente, se aplica sobre el total anterior un tipo impositivo del 21 % de IVA [35].. 2.7.. Energı́a suministrada en barras de central. Las pérdidas eléctricas que tienen lugar durante el transporte y la distribución de la energı́a a los consumidores están reguladas por boletı́n [36] y dependen del tipo de tarifa. En las figuras 2.14, 2.15 y 2.16 se indican los coeficientes de pérdidas de las distintas tarifas que se estudian en este trabajo.. Representación 2.14. Coeficientes de pérdidas de la tarifa 3.0A de BT.. Representación 2.15. Coeficientes de pérdidas de la tarifa 3.1A de AT.. Representación 2.16. Coeficientes de pérdidas de la tarifa 6.1A de AT. Las tres figuras anteriores explican la necesidad de compensar las pérdidas de energı́a intrı́nsecas a su transporte y a su distribución. La legislación actual española imputa el cargo de estas pérdidas a cada consumidor, de manera que los kWh totales facturados al cliente incluyen un pequeño porcentaje referido a la compensación de pérdidas eléctricas, de manera que: kW hF = kW hC · (1 +. %P ) 100. Donde: kW hF son los kWh facturados a cada consumidor. kW hC son los kWh realmente consumidos. %P es el coeficiente de pérdidas regulado por el BOE de acuerdo con las tres tablas anteriores 2.14, 2.15 y 2.16.. 26. ETSII UPM.
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