EnRiMa (Energy Efficiency and Risk Management in Public Buildings) es un proyecto que desarrolla un software de apoyo a la gestión energética eficiente en edificios del sector terciario, dado el creciente número de factores que toman parte en dicha gestión.
El objetivo central del proyecto es el desarrollo de un software de apoyo a la decisión, para los operadores de edificios de uso público, que permita: por un lado, facilitar las decisiones del responsable de la factura energética en términos de inversiones en rehabilitación energética y contratos energéticos, teniendo en cuenta riesgos en la evolución de precios y la demanda energética del edificio. Para ello se desarrolla el módulo estratégico, que valora estas decisiones en el largo plazo, varios años vista.
Por otro lado, facilitar la toma de decisiones sobre la operación del sistema de climatización, carga que puede suponer el 40% del total de la factura energética en los edificios objeto del proyecto. Para ello se desarrolla el módulo operacional, de apoyo a la decisión de arranque/paro de los sistemas y a la determinación de la temperatura óptima de sala.
El Sistema de Toma de Decisiones, DSS, es válido para edificios del sector terciario en general. En particular, el módulo de operación está indicado para edificios con un sistema de climatización centralizado, gobernado por un BEMS y con poca manipulación por parte del usuario final (ventanas, termostatos locales…). Por tanto, es evidente que edificios modernos inteligentes facilitan la implementación de este módulo.
Entre las perspectivas de futuro, EDP tiene intención de probar este software en los centros de trabajo de General Concha (en Bilbao) y Vitorialanda (en Vitoria). Destaca especialmente el primero de ellos, que con su reciente rehabilitación se ha convertido en una referencia en el ámbito de los “edificios inteligentes”. En concreto, dispone de una fachada con cámara de aire que actúa como regulador térmico, reduciendo el consumo asociado a la climatización. Además, la energía necesaria para estos fines se producirá en el propio edificio, mediante una planta de microgeneración de electricidad a gas y un circuito geotérmico.
Se trata de un proyecto europeo que cuenta con financiación del 7º Programa Marco: de los 3,5 millones de euros de presupuesto, 2,5 millones son de procedencia europea. Su duración fue de 42 meses: se inició a finales de 2010 y concluyó en marzo de 2014. En cuanto a las entidades implicadas, EnRiMa está liderado por la Universidad de Estocolmo y participan también la Universidad Rey Juan Carlos, el University College de Londres, los centros de Investigación IIASA de Austria, SINTEF de Noruega y Tecnalia, y las empresas CET de Austria, Minerva de Bélgica y EDP España.
Figura 1. Organismos participantes en el proyecto EnRiMa
2. ¿Cómo surge el proyecto?
El Consejo Europeo formuló, ya en 2007, tres exigencias para el año 2020: que el mix energético esté constituido en un 20% por renovables, que la demanda energética se reduzca un 20% y que las emisiones de gases de efecto invernadero disminuyan un 20%. Para alcanzar estos objetivos se impulsaron Planes de Acción a través de las Directivas de Eficiencia Energética (2010 y 2012).
Una de las áreas prioritarias identificadas en el 7º Programa Marco para 2010 era la de “Edificios Energéticamente Eficientes”, y dentro de ella, había un topic enfocado concretamente a proyectos de “Tecnologías TIC en Edificios Energéticamente Eficientes y espacios de uso público”.
En los últimos años se ha producido un aumento de la generación distribuida de energía. Cada vez es más común que los edificios de nueva construcción estén dotados con equipos tales como placas solares, equipos de micro-cogeneración, etc.
En ese sentido, la gestión energética de los edificios del sector terciario es cada vez más compleja:
- Con sistemas de generación, almacenamiento y consumo distribuido en el edificio o complejo de edificios,
- con modernos sistemas de gestión de energía (Building Energy Management Systems, BEMS),
- con términos de contratos por términos de potencia, de periodos de energía, de penalizaciones por disparo por maxímetro,
- pero con una factura mensual donde se agregan todos los consumos.
En consecuencia, resulta difícil estimar el porcentaje que corresponde a cada consumo y el margen de ahorro existente (iluminación, climatización, CPDs - Centros de Procesamiento de Datos -, procesos productivos…).
La confluencia de los factores anteriores hace que la compra energética, las decisiones relativas a inversiones energéticas en su conjunto o los procedimientos de operación sean tareas complejas, para las que el operador, en la mayoría de las ocasiones, no dispone de la formación adecuada. El proyecto EnRiMa surge entonces pensando en dar respuesta a estas situaciones.
Figura 2. Diagrama de Sankey: de la energía primaria a la energía final
3. ¿Cuáles son los objetivos del proyecto?
El objetivo central del proyecto EnRiMa es el desarrollo de un software de apoyo a la decisión, para los operadores de edificios de uso público, que permita:
- Por un lado, facilitar las decisiones del responsable de la factura energética en términos de inversiones en rehabilitación energética y contratos energéticos, teniendo en cuenta riesgos en la evolución de precios y la demanda energética del edificio. Para ello se desarrolla el módulo estratégico, que valora estas decisiones en el largo plazo, varios años vista.
- Por otro lado, facilitar la toma de decisiones sobre la operación del sistema de climatización, carga que puede suponer el 40% del total de la factura energética en los edificios objeto del proyecto. Para ello se desarrolla el módulo operacional, de apoyo a la decisión de arranque/paro de los sistemas y a la determinación de la temperatura óptima de sala.
Figura 3. Módulos del software EnRiMa: estratégico y operacional
4. ¿El sistema de apoyo a la decisión únicamente es válido para edificios nuevos dotados con equipos de generación distribuida?
El Sistema de Toma de Decisiones, DSS, es válido para edificios del sector terciario en general.
En particular, el módulo de operación está indicado para edificios con un sistema de climatización centralizado, gobernado por un BEMS y con poca manipulación por parte del usuario final (ventanas, termostatos locales…). Por tanto, es evidente que edificios modernos inteligentes facilitan la implementación de este módulo. De esta forma se minimiza la necesidad de instalación de nuevos equipos de medida y control para hacer del edificio un receptor de las consignas del módulo de operación del DSS.
En lo que respecta a edificios existentes menos automatizados, es más interesante el módulo de planificación, que permite analizar y comparar distintas opciones tecnológicas de cara a su modernización.
Figura 4. Monitorización del diagrama de Sankey de un edificio
5. ¿Se ha probado la herramienta en edificios reales?
En el proyecto se han utilizado cuatro edificios para calibrar y validar el software: FASAD (Asturias), Pinkafeld y Energy Base (Austria) y Kubik (Vizcaya).
En cuanto a su grado de automatización, en los dos extremos se sitúan el edificio de FASAD (Fundación Asturiana de Atención y Protección a Personas con Discapacidades y/o Dependencias), que es de los años 70 y no dispone apenas de sistemas de control y automatización, y el Kubik, que es un “edificio laboratorio” propiedad de Tecnalia.
El Kubik es un edificio modular y flexible, con un sótano de 150 m2 y tres plantas de 100 m2, diseñado para ensayar soluciones constructivas relacionadas con la eficiencia energética (como diferentes soluciones de fachada, muros cortina, ventanas fotovoltaicas o sistemas de gestión energética). Está altamente sensorizado (consta de 400 sensores de temperatura, humedad, radiación solar, velocidad del viento, consumos eléctricos, gas, térmicos…), monitorizado y dotado con capacidad de almacenamiento de los datos en bases de datos. El edificio permite emular diferentes condiciones de uso a nivel de confort interior, de aislamiento, de sombreado, etc. Además, el Kubik está conectado a una microrred eléctrica compuesta por fotovoltaica, minieólica y microcogeneración, conectable a y aislable de la red de distribución eléctrica.
Figura 5. Edificios empleados para la calibración y validación del software
6. ¿Qué datos de entrada necesita la herramienta y qué resultados proporciona?
En el módulo operacional:
- Datos de entrada:
- Características del edificio: áreas, volúmenes, coeficientes de transferencia de calor de los materiales, etc.
- previsión meteorológica,
- precios de la energía,
- rango de temperaturas de confort.
- Resultados:
- Temperaturas de consigna para los distintos espacios,
- arranque/parada de equipos.
En el módulo estratégico, además de los anteriores:
- Datos de entrada: parámetros de costes y rendimiento de diferentes tecnologías de generación y almacenamiento distribuidos, así como los grados de incertidumbre de los diferentes datos.
- Resultados: diferentes escenarios a largo plazo de posibles medidas de rehabilitación energética susceptibles de aplicarse al edificio, como puede ser el cambio de calderas por unidades de cogeneración o la sustitución de fachadas.
Figura 6. Datos de entrada (características del edificio)
7. ¿Cuáles han sido los resultados del proyecto? ¿Se está comercializando el software desarrollado?
Los modelos no han sido completados para su uso comercial. El proyecto EnRiMa ha llegado a una demostración sobre el edificio laboratorio y edificios piloto de una forma muy customizada.
El software se ha validado en los edificios que participaron en el proyecto, pero por su complejidad no es un producto que el usuario final pueda comprar e instalar sin la ayuda de un tercero, por ejemplo una ESCO (Energy Service Company Outsourcing).
Los modelos están basados en unas técnicas analíticas que deben ser alimentadas con datos de medida difícilmente existentes en la mayoría de edificios del sector terciario.
EDP, como empresa que ofrece servicios energéticos, puede plantearse dotarse de un software que implemente las funcionalidades del sistema de apoyo a la decisión, bien:
- para ofrecer servicios de consultoría energética a sus clientes, ya sea en la operación de los sistemas de climatización o valorando distintas opciones de rehabilitación energética,
- o incluso para aumentar su portfolio de contratos más allá de los de suministro, como contratos de ahorro energético a nuevos clientes.
Figura 7. Esquema general del funcionamiento del software
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