Metodología IPMVP: 4 Opciones de Medida y Verificación de Ahorros Energéticos

La Metodología IPMVP (International Performance Measurement and Verification Protocol) define cuatro tipos de medida y verificación (M&V) de ahorros tras implementar Medidas de Mejora de la Eficiencia Energética (MMEE), en función del alcance de las mediciones y las estimaciones de mejora.

Verificación Aislada de la Mejora: Opciones A y B

La verificación de ahorros queda delimitada por el área en el cual se ha implementado una o más medidas de mejora de la eficiencia energética. Únicamente se analiza la zona afectada por la mejora, por lo que no se utilizarán los registros de consumo generales de la compañía energética (lecturas o facturas), sino que se colocarán equipos de medida en la zona de análisis.

En ocasiones pueden producirse efectos cruzados que es necesario cuantificar, y que pueden quedar fuera de los límites de medida establecidos, por lo que puede resultar conveniente ampliar estos límites o bien estimar estos impactos colaterales. Por ejemplo, una optimización de la instalación de iluminación reduciendo su potencia puede ir asociada a una reducción de la carga térmica y, por tanto, a un incremento de las necesidades de calefacción o una reducción de las necesidades de aire acondicionado (AC).

Opción A: Medición Parcial y Estimación

Se realiza una medición del parámetro clave que determina el consumo energético de la instalación o equipo en el que se esté evaluando la MMEE implementada, y se realiza una estimación del resto de parámetros que se puede utilizar únicamente si su error no afecta de forma significativa al ahorro total.

Uno de los ejemplos más característicos es una mejora en iluminación en la que se mida la potencia eléctrica antes y después de la MMEE y se estimen las horas de funcionamiento para obtener el consumo energético en ambos periodos y poder calcular los ahorros.

Esta opción es adecuada cuando la carga de la instalación o las horas de funcionamiento permanecen constantes. En caso de que ambos parámetros sean variables, se requerirá utilizar otro método.

Opción B: Medición Completa

Se miden todo el consumo energético o todos los parámetros necesarios para determinarlo, no realizándose ninguna estimación. Es una opción más costosa y compleja, pero permite obtener mayor precisión en los resultados.

Esta opción resulta adecuada para verificar cualquier MMEE aislada en la que se mida en todos los periodos el consumo energético y las variables necesarias. Una sustitución de un equipo por uno de mayor eficiencia, realizándose medida antes y después de la sustitución, sería un ejemplo de aplicación de este método.

Verificación de Toda la Instalación: Opción C

Se evalúa la totalidad de la instalación, analizándose todos los efectos directos e indirectos derivados de la implementación de una o más medidas de mejora energética.

Suele utilizarse, entre otros casos, cuando:

• Quieren ser analizadas varias medidas de mejora.
• Una sola medida afecta a varios equipos de una instalación.
• Varios efectos cruzados quieren considerarse.
• Quiere analizarse el ahorro sobre el consumo global.

En esta opción se suelen utilizar los registros de consumo generales de la compañía energética (lecturas de contador o facturas).

Simulación Calibrada: Opción D

Se utiliza cuando no existen datos disponibles de alguno de los periodos de análisis, o los datos existentes no son de calidad.

¿Cómo se Expresa el Ahorro Energético?

• Energía (por ejemplo, kWh)
• Emisiones (por ejemplo, tCO2)
• Ahorro económico (por ejemplo, €)

Áreas Principales de Actuación para el Planteamiento de Mejoras

1. Optimización de Procesos: Se enfoca en la mejora energética desde el punto de vista de la línea de proceso, la máquina y la tecnología de procesos. Se busca el control y la minimización del consumo energético asociado directamente a la línea de producción.

2. Optimización Energética de Instalaciones y Servicios Asociados: Contempla los consumos industriales no directamente relacionados con los procesos (iluminación, climatización, ventilación, agua caliente sanitaria, entre otros). Se busca el control y la minimización del consumo originado por los procesos horizontales.

3. Optimización de Hábitos Humanos: Contempla la componente del comportamiento de los trabajadores del entorno productivo como una vía de optimización del consumo energético. Estas actuaciones buscan modificar comportamientos anómalos y perjudiciales energéticamente al entorno industrial y fomentar la concienciación energética mediante el correcto uso de las ventajas que ofrecen las nuevas tecnologías.

En este planteamiento integral, el mantenimiento de la calidad y del volumen de producción se deberá tener en cuenta para la elaboración de planes de mejora.

Mejoras Administrativas

Las Mejoras administrativas son aquellas relacionadas con la forma de contratar el suministro energético, optimizando la factura para el consumo que se va a tener en la instalación. Ejemplo: Optimización de la potencia contratada.

Proceso de Mejora Continua del Sistema de Gestión Energética (SGE) Compatible con ISO 50001

A continuación, se presenta un diagrama de flujo que simplifica en 5 pasos el proceso de mejora continua de un Sistema de Gestión Energética (SGE) compatible con la norma ISO 50001.

1. Evaluación Energética Inicial

Es necesario establecer una línea base de referencia sobre el estado energético en el que se encuentra la organización. Para ello, se realizará un diagnóstico o auditoría energética inicial.

La situación inicial servirá de base para poder evaluar las mejoras energéticas introducidas y poder llevar a cabo un seguimiento del rendimiento energético de la organización.

Esta evaluación proporcionará información detallada sobre la situación energética de la entidad, incluyendo un análisis de las instalaciones consumidoras de energía, recursos de consumo, generación y almacenamiento energético existentes, el uso energético y la distribución del consumo, la demanda de energía y las oportunidades de mejora.

2. Definir Política Energética

Detallar los compromisos energéticos a asumir por la organización mediante la definición de la política energética, los cuales deben centrarse en la optimización continua de la eficiencia energética y del desempeño energético.

La norma ISO 50001 no establece requisitos en cuanto al rendimiento energético de la empresa, más allá de los requisitos legales del país de implantación y de los requisitos autoimpuestos por la empresa en esta política energética.

3. Planificación Energética

Una vez definidos los compromisos de la empresa, se lleva a cabo la concreción de objetivos y la planificación de operaciones y actividades para la mejora de la eficiencia energética. Incluye las siguientes acciones:

• Identificar indicadores energéticos y métodos de evaluación del rendimiento.
• Identificar requisitos legales a cumplir por la empresa.
• Concretar objetivos y metas energéticas medibles y verificables a través de registros de consumo e indicadores de desempeño energético.
• Definir un programa de gestión energética, asignando responsabilidades y recursos bajo un cronograma.

Los indicadores suelen identificarse y cuantificarse en la etapa de evaluación inicial, incluyéndose en el informe de auditoría.

Para evaluar el rendimiento energético y las mejoras implementadas a lo largo del tiempo, se seleccionarán aquellos indicadores que resulten más representativos del consumo energético y más útiles para contemplar su evolución, y que puedan ser medidos, registrados y cuantificados de forma continua.

4. Implantación del Sistema de Gestión y Medidas de Mejora

Se procede a la implantación y operación del SGE, que incluye la puesta en marcha de las medidas de mejora energética identificadas en fases previas. Requiere de los siguientes aspectos:

• Establecimiento de procedimientos documentados y criterios operacionales.
• Planificación de las actividades de compra de los proyectos relevantes y de los servicios de energía, productos y equipos. Los procesos de compra y diseño de nuevas instalaciones incluirán un estudio de las alternativas más eficientes energéticamente.
• Formación y concienciación del personal en materia de eficiencia energética y comunicación de los objetivos, requisitos y procedimientos necesarios para la adecuada operación y documentación del SGE.
• Puesta en marcha de las medidas de mejora energética identificadas previamente.
• Documentación del SGE.

5. Seguimiento y Verificación: Hacia la Mejora Continua

Se lleva a cabo un proceso de seguimiento y verificación del sistema, del estado energético global de la organización, incluyendo el cumplimiento de normativa, y de las mejoras introducidas. A nivel interno se realizará una auditoría del SGE, así como una revisión periódica del mismo por la alta dirección para evaluar su funcionamiento y cualquier mejora a incorporar.

En caso de detectarse no conformidades, es necesario documentarlas e implementar un plan correctivo o preventivo para subsanarlas.

Para llevar un adecuado seguimiento del rendimiento energético de la entidad, se llevará a cabo un registro periódico o continuo del consumo energético y/o de los indicadores y variables relevantes que afecten al consumo. Ese seguimiento puede realizarse mediante la utilización de sistemas de monitorización de energía.

El seguimiento del estado energético permite analizar la eficacia de medidas de mejora puestas en marcha, facilitar el proceso de medida y verificación de ahorros, llevar un control exhaustivo de consumos, costes y cumplimiento de objetivos, detectar posibles fallos, anomalías y nuevos puntos de mejora sobre los que actuar de cara a maximizar el rendimiento energético y productivo, y, en general, mejorar la sostenibilidad global de la organización.

El Diagnóstico Energético: Objetivos y Recopilación de Datos

Un diagnóstico energético comprende el estudio de la situación energética de instalaciones o actividades que quieran ser evaluadas y optimizadas, así como la propuesta y valoración de medidas de mejora de la eficiencia energética de cara a su posterior implantación en función de la viabilidad técnico-económica de las mismas.

Proporciona información útil sobre el estado energético y las posibilidades de mejora, y puede suponer el punto de partida de la implantación de un sistema de gestión energética. El objetivo es proporcionar una información fiable y de valor que permita:

• Conocer el comportamiento energético de la planta / edificio / instalación: distribución y balance de energías real. Consumos energéticos y costes asociados (económicos y ambientales). Puntos críticos de consumo. Factores que afectan al consumo de energía.
• Conocer las curvas de carga de los procesos/líneas/instalaciones específicas, y procesos generales de toda la planta / edificio / instalaciones.
• Definir y calcular indicadores de valor, que relacionen el consumo de energía por unidad de producto, superficie, volúmenes, caudales (u otro parámetro de interés), así como su equivalencia en coste y emisiones.
• Identificar y definir medidas de mejora (cuantificadas) que tengan un impacto positivo, de cara a reducir el consumo de la planta / edificio / instalación, optimizar procesos y mejorar la eficiencia energética.

Todo ello orientado a lograr una optimización de la eficiencia energética y productiva, la reducción de consumos y costes asociados, y la mejora en la gestión global de recursos y materiales.

Tipos de Datos a Recopilar Durante la Visita de Campo Inicial

• Curva de carga de consumo eléctrico.
• Contratos de suministros energéticos.
• Facturación energética de los últimos 2 años.
• Planos de las instalaciones.
• Horarios de trabajo y hábitos en el uso de la energía.
• Número de usuarios y su distribución.
• Mantenimiento que se realiza en las instalaciones.
• Características técnicas de los principales equipos consumidores de energía.

Indicadores Energéticos: Generales y Específicos

El tipo de indicadores y su grado de detalle dependerá de la actividad o instalación objeto de estudio, así como del alcance acordado.

Puede establecerse una diferenciación entre indicadores generales y específicos en función del nivel de detalle utilizado para su obtención.

Estos indicadores globales resultan de interés, entre otros aspectos, para poder llevar un control de las variaciones del estado energético general, para comparar el consumo energético de diferentes instalaciones de una empresa o de su competencia, así como para poder evaluar el comportamiento energético en función de ratios de referencia.

Como ejemplo, para la obtención de estos ratios generales puede utilizarse el valor medio anual de consumo energético, la producción media anual, el número total de personas (habitantes, trabajadores, visitantes, etc.) y la superficie total o por área analizada. Para poder obtener ratios económicos y de emisiones a partir del consumo de energía se utilizarán los factores de conversión oportunos: coste económico de la electricidad y factor de emisiones. Además de utilizar indicadores asociados al consumo global, puede ser de utilidad obtener indicadores asociados a cada zona o instalación concreta.

Para el análisis de ciertas actividades puede ser necesario, además, el seguimiento de indicadores de mayor nivel de detalle, que denominaremos como indicadores específicos. Este tipo de indicadores se obtienen generalmente a partir del ajuste entre el consumo energético y el parámetro específico de interés, analizándose la correlación entre ambos durante el mismo periodo de tiempo.

Como indicadores generales pueden utilizarse, a modo de ejemplo, ratios energéticos, económicos o de emisiones relacionados con la producción, las personas o la superficie, entre otros parámetros.

Implicación y Consecuencias del Rol de la Dirección en ISO 50001

Liderazgo de la Alta Dirección

• Participación activa.
• Política Energética:
  • La establece la dirección.
  • Se puede desarrollar antes o después de la revisión energética inicial. Se debe revisar periódicamente, al menos.
  • El equipo de gestión de la energía u otro personal puede proponerla, pero es necesario que la alta dirección la adopte formalmente.
  • Debe ajustarse a ISO 50001.
• Asignación adecuada de recursos.
• Empoderamiento del personal asignado al SGE.
• Establecer claramente roles, responsabilidades y autoridades en la organización.

Cálculo y Verificación de Ahorros (IPMVP): Ajustes Rutinarios y No Rutinarios

El ahorro energético no puede medirse directamente, ya que se traduce en una ausencia del consumo de energía. Por ello, se calcula el consumo energético evitado con la implementación de la mejora, es decir, la diferencia entre el consumo energético antes y después de la mejora.

Para llevar a cabo el cálculo es necesario comparar dos periodos similares, por ello, el periodo pre-mejora debe ser equivalente en condiciones al periodo post-mejora. En el protocolo IPMVP, estos periodos se denominan “periodo de referencia” y “periodo demostrativo de ahorro”.

Periodo de Referencia (pre MMEE) ≡ Periodo Demostrativo de Ahorro (post MMEE)

Para equiparar ambos periodos es necesario ajustar el consumo de energía del periodo de referencia a las condiciones del periodo demostrativo de ahorros, teniendo en cuenta aquellas variables que influyen en el consumo energético y que han podido variar con el tiempo.

Asimismo, existe la opción de obtener ahorros normalizados a partir de condiciones de funcionamiento fijas, para lo cual es necesario realizar ajustes sobre los dos periodos.

La siguiente ecuación corresponde con la ecuación básica que establece el protocolo IPMVP para obtener los ahorros energéticos:

Ahorro de energía = Energía periodo de referencia – Energía periodo demostrativo de ahorro ± Ajustes

A continuación, se muestra un gráfico de ejemplo del consumo de energía registrado durante el periodo de referencia y el ajuste del mismo a las condiciones del periodo demostrativo, tras la implementación de la mejora o mejoras energéticas, con objeto de compararlo con el consumo energético optimizado y obtener los ahorros correspondientes.

Determinación de la Línea Base para el Cálculo de Ahorros

Para realizar los ajustes se suele hacer uso de modelos matemáticos que relacionan el consumo de energía durante el periodo de referencia con ciertas variables que influyen sobre dicho consumo. Una vez generado el modelo, se introducen en las variables de la ecuación los datos recopilados para dichas variables durante el periodo optimizado, obteniéndose de este modo el consumo energético del periodo de referencia ajustado a las condiciones del periodo demostrativo.

La complejidad de los modelos utilizados dependerá de cada caso de análisis: número de variables independientes a considerar, correlación entre variables, nivel de precisión deseada, presupuesto y tiempo disponible para elaborar el estudio, requerimientos adicionales del cliente, etc.

Dos de los índices principales para evaluar la validez de los modelos son el coeficiente de regresión R² y el coeficiente de variación CV. Una R² por encima de 0,75 y un CV menor que 0,05 (5%), se consideran aceptables. No obstante, análisis estadísticos más avanzados podrían ser necesarios.

Tipos de Ajustes

• Ajustes Rutinarios: Se deben a aquellas variables que influyen en el consumo de energía y que varían entre el periodo de referencia y el periodo demostrativo de ahorros. Estos parámetros se denominan variables independientes. Algunos ejemplos son: niveles de producción, tipo de producto, temperatura (T), humedad, DQO, DBO, caudales, etc.

• Ajustes No Rutinarios: Debidos a factores que influyen en el consumo de energía pero que no varían de manera rutinaria. Estos parámetros, denominados factores estáticos, en principio, no se prevé que cambien durante el periodo de análisis, pero hay que tenerlos identificados y controlados, ya que, ante cualquier variación es necesario realizar los ajustes oportunos.

Reparto y Balances Energéticos en la Auditoría

Reparto Energético

A partir del tratamiento de los datos energéticos registrados en la toma de medidas, se obtiene la distribución de consumos por tipo de suministro, por procesos e instalaciones horizontales y/o por área. Permite detectar los principales focos de consumo e identificar de este modo aquellas zonas o instalaciones que presentan mayor potencial de mejora de cara a la propuesta de medidas de mejora energética.

A continuación, se muestra un ejemplo de un diagrama de distribución de consumos de energía eléctrica por zonas e instalaciones horizontales de una planta industrial:

Del diagrama anterior se puede extraer que […] son los principales elementos consumidores de la planta, por lo que cualquier medida de mejora orientada a reducir consumos en estas áreas va a tener una repercusión muy significativa sobre la minimización del consumo energético global. Del mismo modo, puede observarse que existen puntos de consumo, como la zona C (3%), en los que aun habiéndose detectado algún potencial de mejora importante en fases anteriores, pueda no resultar viable la puesta en marcha de medidas de mejora que requieran de inversión, ya que presenta un porcentaje muy bajo sobre el total y quizá no resulte fácil de amortizar económicamente.

Para hacer una adecuada distribución es necesario tener bien identificados los principales puntos o áreas de consumo entre los que se desea realizar el reparto, así como la ubicación de cada una de las instalaciones, o grupos de estas, dentro de la instalación eléctrica analizada (diagrama unifilar). Es decir, es necesario tener claro de qué cuadro eléctrico cuelga cada una de las instalaciones tanto para poder hacer una buena planificación de las mediciones, como para poder hacer adecuadamente los repartos en esta etapa de análisis.

A modo de ejemplo, podría darse la situación de que en un cuadro secundario donde se mide la zona de envasado de una planta industrial cuelga un equipo de climatización y la instalación de alumbrado de dicha zona. Suponiendo que en nuestra distribución general de consumos de la planta queremos analizar por separado el consumo en climatización, el consumo en iluminación y el consumo por zonas de proceso, tendremos que agrupar adecuadamente los consumos individuales de cada una de las instalaciones, con objeto de que el consumo del alumbrado se sume al resto de consumos en iluminación, y el consumo del climatizador se agregue al resto de consumos referentes al sistema de clima, aislando de este modo la demanda de energía de la zona de proceso de envasado.

Balances Energéticos

A partir del tratamiento de los datos energéticos registrados en la toma de medidas, y de la distribución de consumos energéticos y pérdidas, se pueden obtener los balances energéticos generales de planta/edificio, así como de los procesos más significativos. Permiten analizar fácilmente todas las entradas y salidas de energía del sistema (de los diferentes procesos e instalaciones), incluyendo principalmente los flujos energéticos de entrada por tipo de suministro y las pérdidas de energía.

Un ejemplo podría ser el que se representa en la siguiente figura, donde se muestra el consumo energético por tipo de suministro, las pérdidas energéticas estimadas y consumos residuales, las emisiones atmosféricas derivadas y la producción.

Otra forma de representar los flujos de energía podría ser mediante la utilización de diagramas Sankey.

Además de este tipo de balances de flujos, resulta adecuado representar el balance global energético-económico y ambiental de la actividad auditada, entendiendo como tal la distribución final de consumos, costes y emisiones asociadas, los valores totales de estos datos y, en su caso, la producción. En caso de existir generación energética y/o almacenamiento, sería conveniente reflejar también estos valores.