APROVECHAMIENTO

EFICIENTE DE LA

ENERGÍA EN EDIFICIOS

FiturGreen2013. La energía y el turismo

El Centro Mario Molina es una asociación civil, independiente y sin fines

de lucro, creada en 2004 para dar continuidad y consolidar en México las

actividades que durante su vida, el Dr. Mario Molina ha desarrollado.

Su propósito es encontrar soluciones prácticas, realistas y de fondo a los

problemas relacionados con la protección del medio ambiente, el uso de la

energía y la prevención del cambio climático, a fin de fomentar el

desarrollo sustentable.

¿Quienes somos?

El Centro Mario Molina tiene como propósito encontrar soluciones

prácticas, realistas y de fondo a problemas complejos relacionados con la

prevención del cambio climático y la promoción del desarrollo sustentable,

el uso eficiente de la energía y la protección del medio ambiente, a través

de la generación de consensos entre todos los involucrados, incluyendo la

sociedad civil, las autoridades nacionales y extranjeras y los organismos

internacionales.

Misión

Representan un alto porcentaje del consumo final de electricidad y gas.

Determinan en gran parte del país la demanda máxima del sistema eléctrico.

Las decisiones que se toman al diseñarlos tienen efectos por muchos años; su diseño determina la calidad de vida de las personas, la productividad y la competitividad económica.

Deben ser diseñados y operados con mucho mayor eficiencia energética.

Porqué son importantes los edificios como usuarios finales de energía?

20

40

60

80

100

CANADÁEUA

MÉXICO

33%

40%

17%

Participación de los edificios en América del Norte

Comisión para la Cooperación Ambiental de América del Norte, 2008

2010

1000

2000

3000

0

2030

2220 MtCO2

1789 MtCO2

Comportamiento

esperado al 2030

Porcentaje del consumo nacional de energía que corresponde a edificaciones

El Programa Especial de Cambio

Climático plantea para México reducir en

el 2018, 83.2 MtCO2eq

Ley General de Cambio Climático

Los edificios como usuarios finales de la energía en México son importantes para alcanzar esta meta

Los edificios representan el 18% del consumo total de energía en México

BNE

Balance nacional de energía 2013, SENER

909 PJ (18%)

1,612 PJ (33%)

2,262 PJ (46%)

158 PJ (3%)

4,941 PJ

Consumos de energía en México

Transporte: 46 % Industria: 33 %

Edificaciones: 18%

Agropecuario: 3 %

por sector

por subsector

Vivienda: 83 %

Comercial: 14 %

Público: 3 %

UNAM, 2010

Hoteles

Ejemplo: Uso final de la energía eléctrica en edificios de hospedaje por región climática (%)

FUENTE: II de la UNAM para el CMM, 2010

Su objetivo es lograr cero emisiones de carbono, cero consumos de energía fósil o inclusive, que exista un balance positivo de energía

Políticas internacionales para nuevas edificaciones (comerciales o residenciales)

Fuente:Elaborado por CMM (2010) con base en las políticas vigentes de los países referidos.

Alemania

Inglaterra

EUA

Noruega

Francia

Holanda

Italia

Unión Europea

Financiamiento federal: Edificaciones nuevas

Y existentes

Edificaciones nuevas Y existentes

Edificaciones nuevas Y existentes

The Lighthouse, UK

Zero emission prototype

R128, Stuttgart

Zero energy house

Imagen objetivo: Emisiones

80

104

122

140

190

432

7185 89

80

33 38 39 35

123

128 115

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

2006 2010 2015 2020 2030 2050

MtC

O2e

Año

Sector de la

construcción

Sector

residencial

Sector

comercial

Metas de mitigación de emisiones

Edif. Nuevos

Meta: 50%

Edif. Nuevos

Meta: 80%

+ 5% retrofit

Edif. Nuevos

Meta: 100%

+10% retrofit

- 317

MtCO2eq

+ 35

Línea base

Eficiencia energética

Instrumentos regulatorios

Instrumentos voluntarios

México

E.U.A. NOM-008-ENER-2001, Eficiencia energética en edificaciones, envolvente de edificios no residenciales

CONAVI, Código de edificación de vivienda

ETIQUETA VERDE, Criterios e indicadores para desarrollos habitacionales sustentables en México. CONAVI

NOM-007-ENER-2004, Eficiencia energética en sistemas de alumbrado en edificios no residenciales

Code of Federal Regulations, Part 434. Energy Code for New Federal Commercial and Multi

Family High Rise Residential Buildings

Code of federal regulations, Part 435. Energy Efficiency Standards for New Federal Low Rise

Residential Buildings

BASF, Near-Zero Energy Home Paterson, NJ

IECC, Building Energy Codes Program

USGBC, LEED 2009 for New Construction and Major Renovations

CALGREEN Code, 2010 Green Building Standards Code

VCS (Voluntary Carbon Standard), Methodology for Weatherization of Single

Family and Multi-family Buildings

ANSI/ASHRAE/USGBC/IES Standard 189.1-2009, Standard for the Design of High-

Performance Green Buildings Except Low-Rise Residential Buildings

PCE- DF, Programa de Certificación de Edificaciones Sustentables

NMX-C-460-ONNCCE-2009, Industria de la construcción - aislamiento térmico

NOM-013-ENER-2004, Eficiencia energética para sistemas de alumbrado en vialidades y áreas

exteriores públicas

NOM-018-ENER-1997, Aislantes térmicos para edificaciones

NOM-020-ENER-2011, Eficiencia energética en edificaciones, envolvente de edificios residenciales

NMX-AA-164-SCFI-2012, Edificación sustentable

NMX NMX-AA-171-SCFI-2013, Desempeño ambiental en hoteles

1

•Observación directa •Muestreo y análisis estadístico •Entrevista a usuarios •Captura de información en

aplicación personalizada •Generación de reportes

2

•Instalación del analizador de calidad eléctrica

•Recopilación de datos •Análisis de información

3

•Análisis de información •Modelado estadístico •Evaluación de resultados con

estándares de calidad eléctrica •Conclusiones finales

0

20,000

40,000

60,000

80,000

100,000

120,000

140,000

160,000

180,000

feb-10 mar-10 abr-10 may-10 jun-10 jul-10 ago-10 sep-10 oct-10 nov-10 dic-10 ene-11

Co

nsu

mo

de

en

erg

ía e

lect

rica

(kW

h)

Levantamiento de la demanda instalada

Medición directa de variables eléctricas

Análisis de la facturación de consumo energía eléctrica

EDIFICACIONES SUSTENTABLES Medición de edificaciones representativas Metodología

Fuente: Centro Mario Molina, 2012

Envolvente en las edificaciones

Limitar las ganancias de calor de las edificaciones a través de su envolvente Racionalizar el uso de energía en los sistemas de enfriamiento

Ecuación general:

𝝓𝒑 ≤ 𝝓 𝒓

ϕ𝑝 = 𝐺𝑎𝑛𝑎𝑛𝑐í𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑣é𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑦𝑒𝑐𝑡𝑎𝑑𝑜

ϕ 𝑟

= 𝐺𝑎𝑛𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑣é𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎

+

1. DIAGNÓSTICO DE EDIFICIOS DE HOSPEDAJE. Con la colaboración del Grupo

Posadas y del Programa GIZ se alcanzó un horizonte de 532 edificios valorados.

Edificios destinados al hospedaje

Línea promedio de

consumo eléctrico Zona bioclimática (ICEE)

ICEE Superficie

construida Templada

Cálido

seco

Cálido

sub-

húmedo

Cálido

húmedo

kWh/m2

año

± de 5,000

m2 65 112 129 109

- de 5,000

m2 60 90 67 100

Línea base

NMX-AA-171-2CFI-2013 Requisitos y

especificaciones de desempeño

ambiental en hoteles

Manual de evaluación de la

eficiencia energética en

hoteles

Promovimos la eficiencia energética en hoteles mediante una norma y un manual para evaluar el consumo de energía, medir su desempeño y reducir costos

Se elaboraron contenidos

para el tema de uso eficiente

de la energía

Límite máximo de

consumo eléctrico Zona bioclimática (ICEE)

LMCE Superficie

construida Templada

Cálido

seco

Cálido

sub-

húmedo

Cálido

húmedo

kWh/m2 año

± de 5,000 m2 60 90 120 90

- de 5,000 m2 35 50 50 45

Uso de energía limpia (renovables y/o cogeneración) 30% de producción de agua caliente a partir de energía renovable o cogeneración.

Envolvente Aplicación de NOM 008 con mayor aislamiento térmico

Uso de equipos eficientes: Actualización de eficiencias de diseño en equipos y dispositivos de… Iluminación Aire acondicionado Calentadores de agua Calderas Motores Refrigeración

Se definieron estándares de desempeño más estrictos que las NOM, basados en ASRHAE,

Energy Star y FIDE

Norma voluntaria para hoteles sustentables

Poliisocianurato, alero de 1 m

Evaluación económica

$(3,000.00)

$(2,000.00)

$(1,000.00)

$-

$1,000.00

$2,000.00

$3,000.00

$4,000.00

$5,000.00

NOM 2.5 cm 5.1 cm 7.6 cm 10.2 cm Vidrio

Low-E - 291

1,514

406

1,108

3,211

990

2,222

759

520

239

537

756

- 219

471

762

733

2,639

- 1,906

Beneficio actualizado

Inversión

Beneficio neto marginal

Valor que cumple la norma

Valor que cumple la NOM 008

Pe

so

s

Espesor del aislante térmico

Elaboración propia CMM (Abril 2013)

Se han evaluado propuestas diversas de mejora,

sustitución y elección de equipos y materiales:

envolvente, caldera, acondicionamiento del aire

Estudios de costo beneficio y marginalidad

Rentabilidad hoteles existentes 7.7 7.5

5.9 5.7

3.4 2.4 2.0 1.6 1.4 1.3 1.2 1.1 1.1 1.0 1.0 0.6 0.4 0.4 0.4

7.9

6.0 6.1 5.9

3.5

2.1 2.1 1.7 1.4 1.4 1.2 1.1 1.1 1.0 1.0 0.6 0.4 0.4 0.4

INC

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Relación Beneficio/Costo Sustitución

B/C Considerando CO2

Aire acondicionado Calentadores solares Iluminación Envolvente

Rentabilidad de tecnologías en hoteles nuevos 10.6

9.5

8.2 7.8 7.6 7.1 6.9

4.4 3.5 3.1 2.8

1.9 1.4 1.4 1.3 1.2 1.1

0.4 0.4

11.0 9.8

8.4

6.3

7.9 7.3 7.1

4.5 3.6

3.1 2.4

1.8 1.4 1.4 1.4 1.2 1.1 0.4 0.4

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GN

aSO

LAR

Relación Beneficio/Costo Hoteles Nuevos

B/C Considerando CO2

Evaluación económica

Envolvente

• Se instalaron registradores de

temperatura y humedad relativa

(%HR) en habitaciones

orientadas en el norte, este,

sur, oeste y al centro del edificio

por periodos de 7 días; de

forma paralela al exterior del

establecimiento.

• Se registro el consumo de

energía eléctrica de las bombas

de calor de forma individual en

las habitaciones así como el

consumo total del HVAC en

tablero central.

• Simulación de condiciones

térmicas y consumos eléctricos

bajo métodos constructivos que

cumplen las normas de eficiencia

en envolvente.

Habitación 403

Habitación 408

Habitación 414

Habitación 425

Habitación 420

Norte

Este

Sur

Oeste

N

O

E

S

Envolvente

La envolvente acristalada

presenta una alta ganancia y

una alta perdida de energía

a lo largo del día.

18 °C

19 °C

20 °C

21 °C

22 °C

23 °C

24 °C

25 °C

26 °C

27 °C

12:00:00 p.m. 12:00:00 a.m. 12:00:00 p.m.

Variación térmica en habitaciones por fachada de hotel –promedio día

en verano 2014-

Norte

Oeste

Centro

Este

SUR

Evaluación Envolvente Hotel CDMX

Orientación

fachada

Ganancia térmica (W)

Actual NOM-008-

ENER-2001

NMX-171-

SCFI-2014

Oeste 1,035 581 458

Norte 576 353 302

Este 858 528 412

Sur 1,086 549 417

HVAC (MWh)

Ahorro anual

electricidad 0 105 134

% 0 32% 41%

Emisiones

mitigadas (tCO2eq) 20 años 776 992

Motores eléctricos

Cantidad de motores medidos 20

Porcentaje de carga promedio 67%

Eficiencia operativa promedio 74%

Eficiencia promedio motores nuevos 92%

Horas de operación anuales promedio (h/año)

2,938

Porcentaje promedio de operación 34%

Ahorro anual total (mx$) $263,148

Inversión total motores nuevos (mx$) $299,796

INVERSIÓN total/ AHORRO total anual 1.14

Ahorro anual electricidad (MWh) 165

Emisiones mitigadas (tCO2eq)* 606

*A lo largo de la vida útil de los motores, 10 años

Equipos abundantes y de alto consumo eléctrico en hoteles (similar en industria y otros servicios). 68% del consumo en el caso de estudio es por motores. Objetivo: promover la sustitución de motores en hoteles, a partir de información que brinda la medición de parámetros operativos.

Hotel en Reforma

Hotel en Reforma

92% 92% 92% 95% 95% 94% 92% 92% 91% 92% 92% 92% 92% 92% 92% 92% 92% 90% 92% 92%

61%

70% 70%

84% 83% 83% 77%

65%

73%

61%

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79% 73%

78%

71%

54%

81% 82% 80%

40

-11

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Nueva eficiencia Eficiencia operativa

69

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Payback (meses)

La obtención de eficiencias operativas disminuye la incertidumbre en el cálculo de ahorros.

El mayor ahorro está en los motores con más horas de operación al año. • TIR y la relación B/C son altas • Recuperación, parámetro definitorio • 12 motores con retorno menor a 2 años 18% incremento promedio

Motores eléctricos

¡GRACIAS!

Fuente: http://noticias.es.msn.com/verde/fotos.aspx?cp-documentid=154967562&page=1