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AUDITORÍAS ENERGÉTICAS
CURSO:
Sesión 8 de 8
Auditorías Energéticas
Instructor: Ramón Rosas [email protected]
Noviembre 8 a 24 / 2010
1Diapositiva:
PROGRAMA
Sesión 8. (Miércoles 24 de Noviembre)
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8. APLICACIÓN DE FUENTES RENOVABLES DE ENERGÍA8.1 Introducción a las fuentes renovables de energía8.2 Aplicaciones de la energía solar fototérmica8.3 Aplicaciones de la energía solar fotoeléctrica.
9. EVALUACIÓN ECONÓMICA DE PROYECTOS9.1 Período de Recuperación de Una Inversión9.2 Método del Valor Presente Neto9.3 Método de la Tasa Interna de Retorno9.4 Análisis del ciclo de vida del proyecto9.5 Análisis de sensibilidad económica
Sesión 8 de 8
Auditorías Energéticas
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Auditorías Energéticas
FUENTES DE ENERGÍARENOVABLE
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Auditorías EnergéticasFUENTES DE ENERGÍA RENOVABLE
EVOLUCION DEL CONSUMO DE ENERGÍA A NIVEL MUNDIAL
0
20
40
60
80
100
1750 1800 1850 1900 1950 2000
AÑO
Part
icip
ació
n Po
rcen
tual
LEÑA CARBON PETROLEO GAS-NAT OTRAS
ANTECEDENTES
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Auditorías EnergéticasFUENTES DE ENERGÍA RENOVABLE
ANTECEDENTES
Abasto alimentario
Acceso a la salud
Satisfactores económicos
ENERGÍAGases de efecto
invernadero
Contaminación del aire, agua y suelo
Agotamiento de recursos no
renovables
NECESIDADESPROBLEMAS
El Dilema de la Energía
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Auditorías EnergéticasFUENTES DE ENERGÍA RENOVABLE
Se denomina energía renovable a laenergía que se obtiene de fuentesnaturales virtualmente inagotables, unaspor la inmensa cantidad de energía quecontienen, y otras porque son capaces deregenerarse por medios naturales.
DEFINICIÓN:
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Auditorías EnergéticasFUENTES DE ENERGÍA RENOVABLE
• Energía hidráulica• Energía solar: - Fototérmica
- Fotovoltaica
• Energía geotérmica• Energía eólica• Energía de los mares: - Energía de las mareas
- Energía térmica oceánica- Energía de las olas- Energía azul
• Biomasa: - Natural- Residual- Producida
CLASIFICACIÓN
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ENERGÍA HIDRÁULICA
Se denomina energía hidráulica a aquella quese obtiene del aprovechamiento de las energíascinética y potencial de la corriente del agua osaltos de agua
Descripción:
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ENERGÍA HIDRÁULICA
Características:
Es una fuente de energía limpia, ya que no produce en suexplotación sustancias contaminantes de ningún tipo. Sinembargo, el impacto medioambiental de las grandes presas, porla severa alteración del paisaje e incluso, la inducción de unmicroclima diferenciado en su emplazamiento, ha desmerecido labondad ecológica de este concepto en los últimos años.
Recientemente se están realizando centrales minihidroeléctricas,mucho más respetuosas con el ambiente y que se benefician delos progresos tecnológicos, logrando un rendimiento y unaviabilidad económica razonables.
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ENERGÍA HIDRÁULICA
Ventajas:
• No requiere combustible.• No contamina ni el aire ni el agua.• Los costos de mantenimiento y de explotación
son bajos.• Las obras de ingeniería para aprovechar la
energía tienen una duración muy larga.• Se tiene flexibilidad de operación.• Tiene bajo mantenimiento.• Da beneficios adicionales a la comunidad.
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ENERGÍA HIDRÁULICA
Desventajas:
• Los costos por kW instalado son muy altos.
• Como las plantas están lejos de los centros deconsumo las inversiones crecen adicionalmentepor la necesidad de líneas de transmisión.
• La construcción lleva más tiempo que una centraltermoeléctrica.
• La disponibilidad fluctúa durante las diferentesestaciones del año, año con año.
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ENERGÍA SOLAR FOTOTÉRMICA
Características:
Los Sistemas fototérmicos convierten la radiación
solar en calor y lo transfieren a un fluido de trabajo.
El calor se usa entonces para calentar edificios,
agua, mover turbinas para generar electricidad,
secar granos o destruir desechos peligrosos.
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ENERGÍA SOLAR FOTOTÉRMICATipos de Colectores:
TipoRango de
temp.Características
Colectores de baja
temperatura< 65 °C
Son colectores planos para aplicaciones talescomo calentamiento de piscinas, calentamientodoméstico de agua para baño y aplicacionesindustriales de baja temperatura.
Colectores de media
temperatura
100 a 300 °C
Concentran la radiación solar para entregar calorútil a mayor temperatura. Efectúan laconcentración mediante espejos dirigidos hacia unreceptor de menor tamaño. Tienen elinconveniente de trabajar solamente con lacomponente directa de la radiación solar.
Colectores de alta
temperatura> 500 °C
Existen en tres tipos: los colectores de plato parabólico,de canal parabólico y los sistemas de torre central. Seusan para generar electricidad y transmitirla a la redeléctrica
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ENERGÍA SOLAR FOTOTÉRMICATipos de Colectores:
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ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAÍCACaracterísticas:
Consiste del aprovechamiento de laradiación solar mediante sutransformación directa en energíaeléctrica mediante el efecto fotovoltaico.
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Auditorías EnergéticasFUENTES DE ENERGÍA RENOVABLE
ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAÍCATipos:
Los sistemas aislados se componenprincipalmente de captación de energía solarmediante paneles solares fotovoltaicos yalmacenamiento de la energía eléctricagenerada por los paneles en baterías.
Sistemas conectados a red, esta aplicaciónconsiste en generar electricidad mediantepaneles solares fotovoltaicos e inyectarladirectamente a la red de distribución eléctrica.
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Auditorías EnergéticasFUENTES DE ENERGÍA RENOVABLE
ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAÍCATipos:
Sistema aislado1. Panel solar2. Regulador3. Banco de baterías4. Inversor CD / CA5. Cargas de CD
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Auditorías EnergéticasFUENTES DE ENERGÍA RENOVABLE
ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAÍCATipos:
Sistema conectado a la red
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Auditorías EnergéticasFUENTES DE ENERGÍA RENOVABLE
ENERGÍA GEOTÉRMICADescripciónLa energía geotérmica es aquella energía quepuede obtenerse mediante el aprovechamiento delcalor del interior de la tierra
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Auditorías EnergéticasFUENTES DE ENERGÍA RENOVABLE
ENERGÍA GEOTÉRMICATipos
TipoRango de
temp.Características
Alta temperatura
150 -400°C
Se produce vapor en la superficie y medianteuna turbina se genera electricidad
Media temperatura 70 - 150°C
La conversión vapor-electricidad se realiza conmenor rendimiento y debe explotarse por mediode un fluido volátil. El mejor aprovechamiento sehacerse mediante sistemas de reparto de calorpara uso en calefacción y en refrigeración porabsorción
Bajatemperatura 50 – 70 °C Su principal aplicación está en sistemas de
reparto de calor.Muy baja
temperatura < 50 °C Esta energía se utiliza para necesidadesdomésticas, urbanas o agrícolas.
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Auditorías EnergéticasFUENTES DE ENERGÍA RENOVABLE
ENERGÍA EÓLICADescripción:Es la energía obtenida del viento, es decir, la energíacinética generada por efecto de las corrientes de aire, yque es transformada en otras formas útiles para lasactividades humanas.
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Auditorías EnergéticasFUENTES DE ENERGÍA RENOVABLE
LA BIOMASA
Definición.
Es toda la materia orgánica de origen vegetalo animal, incluyendo los materialesprocedentes de su transformación natural oartificial.
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Auditorías EnergéticasFUENTES DE ENERGÍA RENOVABLE
LA BIOMASA
Clasificación:Biomasa natural: es la que se produce en lanaturaleza sin la intervención humana.
Biomasa residual: que es la que generacualquier actividad humana, principalmente enlos procesos agrícolas, ganaderos y los delpropio hombre, tal como, basuras y aguasresiduales.
Biomasa producida: que es la cultivada con elpropósito de obtener biomasa transformable encombustible, en vez de producir alimentos, comola caña de azúcar en Brasil, orientada a laproducción de etanol para carburante.
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Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasAPLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICACaso de estudio.-
Descripción del caso:
Como parte de una auditoría energética practicadaen una planta de tratamiento de aguas residualesmunicipales, se identificó un potencial de ahorro,mediante la instalación de una mini centralhidroeléctrica, que aproveche los efluentes yatratados en la planta, los que son vertidos a unarroyo situado más de 100 metros por debajo delnivel de la planta.
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Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasAPLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICACaso de estudio.-
Cauce del Río
Tubería de 42”L = 157.22 m.
Obra de Toma
Obra de descarga
210 m130 m
S.E. Principal
S.E. Incinerador
H = 104.34 m
INFRAESTRUCTURA EXISTENTE
• Obra de toma y tubería de conducción de 42” de diámetro.• Obra de descarga con 5 tuberías de descarga al río. Cada una de ellas conválvula de regulación de presión.
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Auditorías EnergéticasAPLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICACaso de estudio.-INFRAESTRUCTURA EXISTENTE Interruptor
de Potencia
Acometida13,200 V
CCM 1 CCM 2 CCM 3 CCM 4
3,600 A 3,600 A
1,600 A 1,600 A 1,600 A 1,600 A
600 A /1000 A
Incineración
TR-012,000 kVA
13,200 / 480 V
TR-022,000 kVA
13,200 / 480 V
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Auditorías EnergéticasAPLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICACaso de estudio.-
PROPUESTALa propuesta consiste en instalar una central micro-hidroeléctrica, que aproveche la infraestructuraexistente y que opere en paralelo con la alimentacióndel distribuidor.
Así, los turbo-generadores se instalarán en la actualobra de descarga y la red eléctrica se interconectarácon la red actual en la subestación del incinerador
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Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasAPLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICACaso de estudio.-
Detalle de la interconexión eléctrica
Incineración
Alimentación del CCM-1
Alimentación de la central hidroeléctrica
Tablero de Sincronización
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Auditorías EnergéticasAPLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICACaso de estudio.-
Características del consumo de energía eléctrica
La planta presenta un comportamiento muy estable en cuanto asus consumos de energía eléctrica, con los siguientes valorespromedio:
• Demanda Máxima: 1,300 kW
• Consumo de energía: 800,000 kWh/mes
• Factor de Potencia: 0.93
• Factor de Carga: 0.82
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Auditorías EnergéticasAPLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICACaso de estudio.-
MES
HISTÓRICO DE INFLUENTE - EFLUENTE 2005FIT - 105 FIT - 408
VOLUMEN FLUJO VOLUMEN FLUJOM3 LpS M3 LpS
Enero 1607818 600 1484486 554Febrero 1757991 727 1510135 624Marzo 1955473 730 1772286 662Abril 1693484 653 1593843 615Mayo 2009127 750 1858563 694Junio 1800889 695 1844267 712Julio 2127832 794 2094910 782
Agosto 2225762 831 2232276 833Septiembre 1647186 635 1519980 586
Octubre 1799801 672 1644144 614Noviembre 1709886 660 1545127 596Diciembre 1519891 567 1352624 505MINIMO 1519891 567 1352624 505
PROMEDIO 1821262 693 1704387 648MAXIMO 2225762 831 2232276 833
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Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasAPLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICACaso de estudio.-
MES
HISTÓRICO DE INFLUENTE - EFLUENTE 2006FIT - 105 FIT - 408
VOLUMEN FLUJO VOLUMEN FLUJOM3 LpS M3 LpS
Enero 1610689 601 1427446 533Febrero 1326953 549 1175184 486Marzo 1162278 434 1145426 428Abril 1603385 599 1459492 563Mayo 1436820 536 1452952 542Junio 1715740 662 1744178 673Julio 1847776 690 1897832 709
Agosto 1961456 732 1976271 738/eptiembre 1823148 703 1829715 706
Octubre 1753614 655 1756668 656Noviembre 1749376 675 1744712 673Diciembre 1735368 648 1737934 649MINIMO 1162278 434 1145426 428
PROMEDIO 1643883 624 1612317 613MAXIMO 1961456 732 1976271 738
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Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasAPLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICACaso de estudio.-
MES
HISTÓRICO DE INFLUENTE - EFLUENTE 2007FIT - 105 FIT - 408
VOLUMEN FLUJO VOLUMEN FLUJOM3 LpS M3 LpS
Enero 1609862 601 1595769 596Febrero 1386655 573 1384729 572Marzo 1285121 480 1271100 475Abril 1203221 497 1283110 495Mayo 1328088 496 1340141 500Junio 1426542 550 1437393 555Julio 1525876 570 1544114 577
Agosto 1838625 686 1859703 694Septiembre 2190453 845 2207955 852
Octubre 1690692 631 1684401 629Noviembre 1514421 584 1500242 579Diciembre 1486194 555 1463402 546MINIMO 1203221 480 1271100 475
PROMEDIO 1540479 589 1547671 589MAXIMO 2190453 845 2207955 852
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Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasAPLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICACaso de estudio.-
VALORES PROMEDIO PARA EL PERIODO 2005-2007
Datos Mensuales
INFLUENTE EFLUENTEVOLUMEN FLUJO VOLUMEN FLUJO
M3 LpS M3 LpS
MINIMO 1308221 499 1316739 492
PROMEDIO 1585559 607 1571697 601
MAXIMO 1912457 737 1920246 740
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Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasAPLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICACaso de estudio.-
Potencia hidráulica disponible
Ph = Q x ρ x g x H
Donde: Q = 0.601 m3/sρ = 1000 kg/m3
g = 9.81 m/s2
H = 104 mca
Ph = 0.601 x 1000 x 9.81 x 104= 613,164 W= 613.16 kW
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Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasAPLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICACaso de estudio.-
Potencia eléctrica generada
Pe = Ph x η
Donde: Ph = 613.16 kWη = 0.85
Pe = 613.16 x 0.85= 521.19 kW
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Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasAPLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICACaso de estudio.-
Energía eléctrica generada
E = Pe x h/mes
Donde: Pe = 521.19 kWh/mes = 730
E = 521.19 x 730= 380,468 kWh/mes
37Diapositiva:
Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasAPLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICACaso de estudio.-
Ahorro en la factura eléctica
A$ = E x CUE
Donde: E = 380,468 kWh/mesCUE = 0.11 USD/kWh
A$ = 380,468 x 0.11= 41,851 USD/mes
38Diapositiva:
Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasAPLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICACaso de estudio.-
Costo de operación y mantenimiento
COM = E x CUOM
Donde: E = 380,468 kWh/mesCUOM = 0.018 USD/kWh
COM = 380,468 x 0.018= 6,848 USD/mes
39Diapositiva:
Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasAPLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICACaso de estudio.-
Ahorro Neto
A$N = A$ - COM
Donde: A$ = 41,851 USD/mesCOM = 6,848 USD/mes
A$N = 41,851 – 6,848= 35,003 USD/mes
40Diapositiva:
Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasAPLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA HIDRÁULICACaso de estudio.-
Evaluación Económica
PSRI = Inversión / A$N
Donde: Inversión = 1,066,000.00 USD
A$ = 35,003 USD/mes
PSRI = 1,066,000 / 35,003= 30.45 meses= 2.5 años
41Diapositiva:
Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasAPLICACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOTÉRMICACaso de estudio.-
Descripción del caso:
El centro de rehabilitación donde se llevó a cabouna auditoría energética, cuenta con una piscinaterapéutica de 19.2 m3, la que se mantiene a33°C, por medio de un banco de resistencias de18 kW, que opera en promedio 1,440 h/año.
El costo promedio de la energía eléctrica es de0.21 USD/kWh
42Diapositiva:
Sesión 8 de 8
Auditorías Energéticas
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOTÉRMICACaso de estudio.-
Propuesta:
La propuesta consiste en instalar un calentadorsolar para calentar al agua de la piscina y dejar deoperar las resistencias.
Las resistencias no se desmantelarán, sino quequedarán como respaldo y el tanque de aguacaliente se usará como termo-tanque del sistemasolar.
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR
43Diapositiva:
Sesión 8 de 8
Auditorías Energéticas
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOTÉRMICACaso de estudio.-
Consumo de energía del sistema actual:
E = Pe x h/año
Donde: Pe = 18 kWh/año = 1,440
E = 18 x 1,440= 25,920 kWh/año
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR
44Diapositiva:
Sesión 8 de 8
Auditorías Energéticas
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOTÉRMICACaso de estudio.-
Costo de la energía consumida actualmente:
$E = E x CUE
Donde: E = 25,920 kWh/añoCUE = 0.21 USD/kWh
$E = 25,920 x 0.21= 5,443.20 USD/año
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR
45Diapositiva:
Sesión 8 de 8
Auditorías Energéticas
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOTÉRMICACaso de estudio.-
Consumo adicional por bombeo:
Potencia demandada por la bomba 0.373 kW
Operación de la bomba 2,920 h/año
Consumo de energía de la bomba 1,089 kWh/año
Costo de operación de la bomba 228.70 USD/año
Dado que se instalará una bomba adicional para circular elagua entre el calentador solar y los termo-tanques, habrá unconsumo de energía adicional por este concepto
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR
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Sesión 8 de 8
Auditorías Energéticas
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOTÉRMICACaso de estudio.-
Ahorro neto:El ahorro neto estará dado por la diferencia entre lo que sedejará de consumir en las resistencias y el costo de operaciónde la bomba recirculadora:
Ahorro Neto = 5,443.20 - 228.70
= 5,214.50 USD/año
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR
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Sesión 8 de 8
Auditorías Energéticas
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOTÉRMICACaso de estudio.-
Costo de Inversión:
Part. Descripción Cant. Unidad Precio Unit. USD
Importe USD
1
Suministro en instalación decolector solar para calentamientode agua. Incluye: colector solaren material EPDM, sensor detemperatura, sensor de radiaciónsolar, control termo-diferencial,válvula electrónica de tres vías,así como tuberías, accesorios ymateriales para su instalación.
45 m2 175.00 7,875.00
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR
48Diapositiva:
Sesión 8 de 8
Auditorías Energéticas
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOTÉRMICACaso de estudio.-
Evaluación económica:
PSRI = Inversión / Ahorro Neto
Donde: Inversión = 7,875.00 USD
horro Neto = 5,214.50 USD/año
PSRI = 7,875.00 / 5,214.50= 1.5 años
APLICACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR
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Sesión 8 de 8
Auditorías Energéticas
EVALUACIÓN ECONÓMICA DE PROYECTOS DE
EFICIENCIA ENERGÉTICA
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Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasEVALUACIÓN ECONÓMICA
TIPOS DE PROYECTOS DE EFICIENCIA ENERGÉTICA
Proyectos De Plazo Inmediato.- Son proyectos de nula o bajainversión, normalmente basados en recomendaciones de tipoadministrativo, que suelen influir en los hábitos del personal deoperación y mantenimiento.
Proyectos De Corto Plazo.- Son proyectos de medianainversión, en los que es necesario adquirir e instalar ciertoequipo (de medición y/o control), o bien donde se plantee lasustitución de algún equipo con características poco eficientesen su consumo de energía.
Proyectos De Mediano Plazo.- Son proyectos de altainversión, normalmente asociados a cambios en la tecnologíaempleada en un determinado proceso productivo.
51Diapositiva:
Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasEVALUACIÓN ECONÓMICA
MODELOS DE EVALUACIÓN DE PROYECTOS
Los proyecto de eficiencia energética,financieramente se analizan por medio de modelosde flujo de efectivo.
Estos modelos asumen que el flujo de efectivo(ahorros netos del proyecto) ocurre en puntosdiscretos a través del tiempo.
1 2 3 4 5 . . . . . .
A1 A2 A3 A4 A5
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Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasEVALUACIÓN ECONÓMICA
MODELOS DE EVALUACIÓN DE PROYECTOS
El análisis consiste en la evaluación de todos losflujos de efectivo que generará el proyecto a lo largode su ciclo de vida.
Dichos flujos en un proyecto de ahorro de energíasuelen ser:
• Costos de inversión
• Ahorros
• Costos de operación y mantenimiento
• Valor de rescate al final del ciclo.
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Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasEVALUACIÓN ECONÓMICA
INDICADORES DE RENTABILIDAD
Dentro de los principales indicadores de rentabilidadfinanciera utilizados para la evaluación de proyectosde eficiencia energética, se encuentran:
• Período simple de retorno de la inversión
• Período de retorno de la inversión
• Valor presente neto
• Tasa interna de retorno
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Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasEVALUACIÓN ECONÓMICA
INDICADORES DE RENTABILIDADPeríodo simple de retorno de la inversión
El período simple de retorno de la inversión (PSRI) indica elperíodo de tiempo que ha de transcurrir para que el monto de lainversión se recupere; también se le conoce como “Período derepago de la inversión”.
Una de las principales características de este indicador es queno toma en cuenta el hecho de que el valor del dinero vacambiando a través del tiempo. Esto es, no considera la tasa deinterés del proyecto.
Este indicador da una primera idea de la rentabilidad delproyecto.
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Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasEVALUACIÓN ECONÓMICA
INDICADORES DE RENTABILIDADPeríodo simple de retorno de la inversión
El PSRI, se calcula como el cociente entre la inversiónnecesaria para la implantación del proyecto y los ahorros netosque se alcanzarán
PSRI = Inversión / Ahorro Neto
Este indicador da una primera idea de la rentabilidad delproyecto. Proyectos de baja inversión, con frecuenciaúnicamente se evalúan con este indicador.
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Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasEVALUACIÓN ECONÓMICA
INDICADORES DE RENTABILIDADPeríodo de retorno de la inversión
El período de retorno de la inversión (n), al igual que el PSRI,indica el período de tiempo que ha de transcurrir para que elmonto de la inversión se recupere, pero en este caso siconsidera una tasa de interés (i).
Éste se calcula mediante la siguiente expresión:
ln ( 1 )n =
1-(I/A)i
ln(1+i)
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Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasEVALUACIÓN ECONÓMICA
INDICADORES DE RENTABILIDADEjemplo de cálculo
Calcular el período de retorno de la inversión y el período simplede retorno de la inversión, de un proyecto de eficienciaenergética que generará ahorros por 22,000 USD/mes, con unainversión de 290,000 USD, con una tasa de interés de 1.2%mensual.
ln ( 1 )n =
1-(I/A)i
ln(1+i)= 14.43 meses
PSRI = I / A = 13.18 meses
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INDICADORES DE RENTABILIDADValor presente neto
El Valor Presente neto (VPN) consiste en traer a valor presentetodos los flujos de efectivo que genera un proyecto
N .At
VPN = - I + Σ (1+i)tt=1
Donde:
• I es el monto de la inversión
• At es el ahorro del período t
• i es la tasa de interés
• N es el período de vida del proyecto
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INDICADORES DE RENTABILIDADTasa interna de retorno
La tasa interna de retorno (TIR) es un índice derentabilidad ampliamente aceptado. Está definidocomo la tasa de interés que reduce a cero el valorpresente, de una serie de ingresos y egresos. Es decir,la tasa interna de rendimiento de una propuesta deinversión, es aquella tasa de interés i* que satisface lasiguiente ecuación:
N .At
0 = - I + Σ (1+i*)tt=1
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INDICADORES DE RENTABILIDAD
Ejemplo de cálculo
Calcular el VPN y la TIR del ejemplo anterior, considerando unavida útil del proyecto de 15 años
N .At
VPN = - I + Σ (1+i)tt=1
= 1,299,635 USD
TIR = 91%
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INDICADORES DE RENTABILIDAD
Análisis del Ciclo de Vida
El análisis del ciclo de vida de un proyecto, consisteen sumar a valor presente, todos los flujos deefectivo que generará un proyecto, tales como:
• Costos de inversión
• Costos de operación
• Costos de mantenimiento
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INDICADORES DE RENTABILIDAD
Análisis del Ciclo de Vida.- Caso de estudio
Como resultado del trabajo de campo de la auditoríaenergética practicada a un equipo de aire acondicionadose obtuvo la siguiente información:
Datos de campo:• Mini-Split de 12,000 Btu/h
• EER = 6.4 Btu/W-h
• Calor removido promedio = 8,300 Btu/h
• Operación = 2,400 h/año
• Costo de la energía = 0.124 USD/kWh
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INDICADORES DE RENTABILIDAD
Propuesta de Ahorro:
La propuesta consiste en sustituir el equipo actual por un equiponuevo que presente un mejor rendimiento de operación.
Se trata de determinar cual de las siguientes opciones presenta unmenor costo a lo largo del ciclo del vida del proyecto, considerandouna vida útil de 10 años y tasa de interés de 8.5% anual
Opción EER (Btu/W-h)
Capacidad del equipo
(Btu/h)
Precio (USD)
A 9.5 12,000 410.00B 12 12,000 520.00C 14.5 12,000 750.00D 21 12,000 1,100.00
Análisis del Ciclo de Vida.- Caso de estudio
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INDICADORES DE RENTABILIDAD
Costo de operación del equipo actual:• Potencia demandada: Pe = (12,000 Btu/h) / (6.4 Btu/W-h) = 1.875 kW
• Factor de carga: FC = (8,300 Btu/h) / (12,000 Btu/h) = 69.2%
• Operación con carga: Hoper = (2,400 h/año) x FC = 1,661 h/año
• Energía consumida: E = Pe x Hoper = 3,114 kWh/año
• Importe de la energía consumida: $E = E x 0.124 USD/kWh = 386.14 USD/año
Análisis del Ciclo de Vida.- Caso de estudio
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INDICADORES DE RENTABILIDAD
Costo de operación del equipo propuesto por opción:
OpciónPotencia
demandada (kW)
Energía consumida (kWh/año)
Importe de la energía
(USD/año)A 1.26 2,097.85 260.13B 1.00 1,660.80 205.94C 0.83 1,374.46 170.43D 0.57 949.03 117.68
Análisis del Ciclo de Vida.- Caso de estudio
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INDICADORES DE RENTABILIDAD
Cálculo del VPN y el PSRI:
Opción Ahorros (USD/año)
Inversión (USD)
VPN (USD)
PSRI (años)
A 126.01 410.00 416.77 3.25B 180.20 520.00 662.36 2.89C 215.71 750.00 665.33 3.48D 268.46 1,100.00 661.46 4.10
Análisis del Ciclo de Vida.- Caso de estudio
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INDICADORES DE RENTABILIDAD
Cálculo del costo total a lo largo del ciclo de vida del proyecto
OpciónCosto a lo largo de la
vida del proyecto (USD)
A 1,950.99B 1,724.64C 1,721.90D 1,725.47
Análisis del Ciclo de Vida.- Caso de estudio
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INDICADORES DE RENTABILIDAD
El análisis de sensibilidad económica consiste en analizar elcomportamiento de los indicadores económicos del proyecto, antevariaciones en los valores de los parámetros críticos del mismo,como suelen ser:
• El costo de la energía
• Los costos de inversión
• Los costos adicionales de operación y mantenimiento
• El número de horas de operación
• La tasa de interés
Análisis de sensibilidad económica.-
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INDICADORES DE RENTABILIDAD
Se trata de realizar un análisis de sensibilidad del ciclo devida del proyecto, ante variaciones en:• El número de horas de operación del equipo: (-50%; +100%)
• El costo de la energía: (-20%; +50%)
Análisis de sensibilidad económica.- Ejemplo
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INDICADORES DE RENTABILIDADAnálisis de sensibilidad económica.- Ejemplo
0500
1,0001,5002,0002,5003,0003,5004,000
0 1500 3000 4500 6000
Cost
o To
tal (
USD
)
Operación (h/año)
Análisis de sensibilidad al número de horas de operación
Opción A Opción B Opción C Opción D
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INDICADORES DE RENTABILIDADAnálisis de sensibilidad económica.- Ejemplo
0
500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
0.075 0.1 0.125 0.15 0.175 0.2
Cost
o To
tal (
USD
)
CUE (USD/kWh)
Análisis de sensibilidad al costo de la energía
Opción A Opción B Opción C Opción D
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INDICADORES DE RENTABILIDADAnálisis de sensibilidad económica.- Caso de Estudio
Como resultado de la auditoría energética practicada a unaempresa, se ha propuesto la implantación de un sistema decogeneración con las siguientes características:
Capacidad de generación 3715kWGeneración Neta 29,831,450kWh/añoCUE 0.1047USD/kWhAhorro en la facturación eléctrica 3,123,353 USD/añoIncremento en el consumo de gas 78,628MMBtu/añoCosto del gas 5.5 USD/MMBtuCosto del gas adicional 432,452USD/añoCosto de la energía de respaldo 326,005USD/añoCosto del porteo 21,019USD/añoCosto de operación y mtto. 208,820USD/añoCosto de Cogenerar 988,296USD/añoAhorro Neto 2,135,057 USD/añoInversión 7,580,000USDPSRI 3.55 años
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INDICADORES DE RENTABILIDADAnálisis de sensibilidad económica.- Caso de Estudio
Se trata de realizar el análisis de sensibilidad económica antevariaciones de los siguientes parámetros:
• Variaciones a los precios del gas: (-50%; +100%)
• Variaciones a los precios de la electricidad (-20%; +50%)
• Variaciones en el costo del porteo: (-50%; +100%)
• Variaciones en los costos de operación y mtto: (-20%; +100%)
• Variaciones a los costos de inversión: (-20%; +50%)
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INDICADORES DE RENTABILIDADAnálisis de sensibilidad económica.- Caso de Estudio
Parámpeto Unidad Precio del gas-0.50 0.00 0.50 1.00
Capacidad de generación kW 3,715 3,715 3,715 3,715Generación Neta kWh/año 29,831,450 29,831,450 29,831,450 29,831,450CUE USD/kWh 0.1047 0.1047 0.1047 0.1047Ahorro en la facturación eléctrica USD/año 3,123,353 3,123,353 3,123,353 3,123,353Incremento en el consumo de gas MMBtu/año 78,628 78,628 78,628 78,628Costo del gas USD/MMBtu 2.75 5.5 8.25 11Costo del gas adicional USD/año 216,226 432,452 648,678 864,904Costo de la energía de respaldo USD/año 326,005 326,005 326,005 326,005Costo del porteo USD/año 21,019 21,019 21,019 21,019Costo de operación y mtto. USD/año 208,820 208,820 208,820 208,820Costo de Cogenerar USD/año 772,070 988,296 1,204,522 1,420,748Ahorro Neto USD/año 2,351,283 2,135,057 1,918,831 1,702,605Inversión USD 7,580,000 7,580,000 7,580,000 7,580,000PSRI años 3.22 3.55 3.95 4.45
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INDICADORES DE RENTABILIDADAnálisis de sensibilidad económica.- Caso de Estudio
Parámpeto UnidadPrecio de electricidad
-0.20 0.00 0.25 0.50Capacidad de generación kW 3,715 3,715 3,715 3,715Generación Neta kWh/año 29,831,450 29,831,450 29,831,450 29,831,450CUE USD/kWh 0.08376 0.1047 0.130875 0.15705Ahorro en la facturación eléctrica USD/año 2,498,682 3,123,353 3,904,191 4,685,029Incremento en el consumo de gas MMBtu/año 78,628 78,628 78,628 78,628Costo del gas USD/MMBtu 5.5 5.5 5.5 5.5Costo del gas adicional USD/año 432,452 432,452 432,452 432,452Costo de la energía de respaldo USD/año 326,005 326,005 326,005 326,005Costo del porteo USD/año 21,019 21,019 21,019 21,019Costo de operación y mtto. USD/año 208,820 208,820 208,820 208,820Costo de Cogenerar USD/año 988,296 988,296 988,296 988,296Ahorro Neto USD/año 1,510,386 2,135,057 2,915,895 3,696,733Inversión USD 7,580,000 7,580,000 7,580,000 7,580,000PSRI años 5.02 3.55 2.60 2.05
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INDICADORES DE RENTABILIDADAnálisis de sensibilidad económica.- Caso de Estudio
Parámpeto UnidadPrecio del porteo
-0.50 0.00 0.50 1.00Capacidad de generación kW 3,715 3,715 3,715 3,715
Generación Neta kWh/año 29,831,450 29,831,450 29,831,450 29,831,450
CUE USD/kWh 0.1047 0.1047 0.1047 0.1047
Ahorro en la facturación eléctrica USD/año 3,123,353 3,123,353 3,123,353 3,123,353
Incremento en el consumo de gas MMBtu/año 78,628 78,628 78,628 78,628
Costo del gas USD/MMBtu 5.5 5.5 5.5 5.5
Costo del gas adicional USD/año 432,452 432,452 432,452 432,452
Costo de la energía de respaldo USD/año 326,005 326,005 326,005 326,005
Costo del porteo USD/año 10,510 21,019 31,529 42,038
Costo de operación y mtto. USD/año 208,820 208,820 208,820 208,820
Costo de Cogenerar USD/año 977,786 988,296 998,805 1,009,315
Ahorro Neto USD/año 2,145,567 2,135,057 2,124,548 2,114,038
Inversión USD 7,580,000 7,580,000 7,580,000 7,580,000
PSRI años 3.53 3.55 3.57 3.59
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INDICADORES DE RENTABILIDADAnálisis de sensibilidad económica.- Caso de Estudio
Parámpeto UnidadPrecio del oper y mtto.
-0.20 0.00 0.50 1.00Capacidad de generación kW 3,715 3,715 3,715 3,715Generación Neta kWh/año 29,831,450 29,831,450 29,831,450 29,831,450CUE USD/kWh 0.1047 0.1047 0.1047 0.1047Ahorro en la facturación eléctrica USD/año 3,123,353 3,123,353 3,123,353 3,123,353
Incremento en el consumo de gas MMBtu/año 78,628 78,628 78,628 78,628Costo del gas USD/MMBtu 5.5 5.5 5.5 5.5Costo del gas adicional USD/año 432,452 432,452 432,452 432,452
Costo de la energía de respaldo USD/año 326,005 326,005 326,005 326,005Costo del porteo USD/año 21,019 21,019 21,019 21,019Costo de operación y mtto. USD/año 167,056 208,820 313,230 417,640
Costo de Cogenerar USD/año 946,532 988,296 1,092,706 1,197,116Ahorro Neto USD/año 2,176,821 2,135,057 2,030,647 1,926,237Inversión USD 7,580,000 7,580,000 7,580,000 7,580,000
PSRI años 3.48 3.55 3.73 3.94
78Diapositiva:
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INDICADORES DE RENTABILIDADAnálisis de sensibilidad económica.- Caso de Estudio
Parámpeto UnidadCostos de Inversion
-0.20 0.00 0.25 0.50Capacidad de generación kW 3,715 3,715 3,715 3,715Generación Neta kWh/año 29,831,450 29,831,450 29,831,450 29,831,450CUE USD/kWh 0.1047 0.1047 0.1047 0.1047Ahorro en la facturación eléctrica USD/año 3,123,353 3,123,353 3,123,353 3,123,353Incremento en el consumo de gas MMBtu/año 78,628 78,628 78,628 78,628Costo del gas USD/MMBtu 5.5 5.5 5.5 5.5Costo del gas adicional USD/año 432,452 432,452 432,452 432,452Costo de la energía de respaldo USD/año 326,005 326,005 326,005 326,005Costo del porteo USD/año 21,019 21,019 21,019 21,019Costo de operación y mtto. USD/año 208,820 208,820 208,820 208,820Costo de Cogenerar USD/año 988,296 988,296 988,296 988,296Ahorro Neto USD/año 2,135,057 2,135,057 2,135,057 2,135,057Inversión USD 6,064,000 7,580,000 9,475,000 11,370,000PSRI años 2.84 3.55 4.44 5.33
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Sesión 8 de 8
Auditorías EnergéticasEVALUACIÓN ECONÓMICA
INDICADORES DE RENTABILIDADAnálisis de sensibilidad económica.- Caso de Estudio
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
-75% -25% 25% 75% 125%
PSRI
(año
s)
Variación Porcentual
Análisis de Sensibilidad del Proyecto de Cogeneración
Precio del Gas
Precio de electricidad
Precio del porteo
Precio del oper y mtto.
Costos de Inversion
Diapositiva:
Sesión 8 de 8
Auditorías Energéticas
80
Fin de Sesión
¡ Felicidades !
Ing. Ramón Rosas [email protected]