El Sistema de Gestión Energética (SGE) es aquella parte del sistema de gestión de una organización dedicada a desarrollar e implantar su política energética, así como a gestionar aquellos elementos de sus actividades, productos o servicios que interactúan con el uso de la energía (aspectos energéticos).
Amparado por la Norma UNE-EN 16001, se trata de un sistema paralelo a otros modelos de gestión (ISO 14001, ISO 9001...) y su objetivo es la mejora continua en todos los aspectos relacionados con la utilización de la energía: el consumo eficiente y racional, los costes financieros asociados, la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, la adecuada utilización de los recursos naturales, así como el fomento de las energías alternativas y las renovables.
El SGE se basa en el ciclo de mejora continua PDCA (Plan - Do - Check - Act) y es compatible con otras medidas de ahorro y eficiencia energética. Del mismo modo, esta nueva norma se ha diseñado de manera similar a otras normas, como la ISO 14001 o ISO 9001, por lo que resulta una herramienta complementaria, compatible e integrable con estos otros sistemas de gestión.
La Certificación de Sistemas de Gestión Energética, según la Norma UNE-EN16001, se dirige especialmente a aquellas organizaciones, independientemente de su sector de actividad o su tamaño, que quieren demostrar que han implantado un sistema de gestión energética, hacen un mayor uso de energías renovables o excedentes y/o han sistematizado sus procesos energéticos, buscando la coherencia de éstos con la política energética de la organización.
La herramienta: Sistema de Supervisión Energética
Los sistemas de supervisión energética proporcionan un flujo de información constante necesaria para identificar las oportunidades de mejora energética y reducir por tanto los costes de la energía. Según estudios realizados por diversas Agencias de la Energía, un sistema de supervisión asociado a una correcta gestión energética puede representar entre el 7% y el 15% de ahorro energético tanto en tecnologías horizontales como en tecnologías de proceso, respectivamente.
Estos sistemas son soluciones completas de supervisión y gestión de la energía para entornos industriales, comerciales, infraestructuras, etc. El personal de gestión e ingeniería puede reducir los gastos relacionados con la energía, evitar tiempos de inactividad y optimizar el funcionamiento de los equipos utilizando la información facilitada por los sistemas. También permiten realizar un seguimiento de las condiciones de la red eléctrica en tiempo real, analizar la calidad y fiabilidad de la energía y responder rápidamente a las alarmas para evitar situaciones críticas.
El sistema de supervisión energética en la industria alimentaria
A continuación, describiremos una solución técnica implantada como herramienta del Sistema de Gestión de Energía requerido según la norma UNE-EN 16001. El objetivo es realizar el seguimiento de consumos, verificación de ahorros y detección del desvío de objetivos energéticos que indiquen la necesidad de una acción de mejora que permita ahorrar energía y optimizar procesos productivos.
El sistema de supervisión energética permitirá crear un modelo de consumo según la operación de la fábrica que determinará la línea base sobre la que se comparará la evolución energética de las instalaciones siguiendo algunos protocolos internacionales como el IPMVP (International Performance Measurement and Verification Protocol).
La siguiente figura muestra la arquitectura del sistema:
Se supervisan un total de 73 puntos de consumo, de acuerdo a la siguiente distribución:
- Electricidad: 36 contadores.
- Água: 17 contadores.
- Gas: 15 contadores.
- Vapor: 4 contadores.
- Aire Comprimido: 1 contador.
Todos los datos se graban cada 5 minutos para tener la suficiente definición y poder realizar gráficas y disponer de un fichero histórico de dimensiones manejables.
¿Cómo optimizamos los procesos productivos?
La implantación del Sistema de Supervisión Energética permite identificar los ratios productivos de las tres principales líneas de producción de la sección de patata de una empresa de aperitivos, que se ha tomado como ejemplo para realizar el artículo: PC42, PC50 y FLORIGO.
El análisis de los datos obtenidos durante un período de 13 semanas consecutivas posibilita comparar las tecnologías de las freidoras existentes y determinar un porcentaje de ahorro energético en gas natural de aproximadamente entre un 13 y un 15,5%.
Se define, por tanto, un nuevo plan productivo en el que se da prioridad a las líneas PC50 y FLORIGO por ser más eficientes. Además, se desarrolla un proyecto para mejorar el rendimiento de la línea de producción PC42 que consiste en la implantación de intercambiadores de calor que incrementen el rendimiento de los calentadores de aceite de la freidora.
La siguiente tabla resume los consumos energéticos de gas natural y la producción durante 13 semanas consecutivas del presente año:
La comparación de consumos energéticos debe realizarse de acuerdo al ratio productivo de kWh/kg de patata producida. Este ratio (KPI) relaciona el consumo con la producción y por tanto es un indicador fiable del rendimiento energético de las líneas de producción comparadas. La columna final resume los ahorros energéticos para cada una de las semanas estudiadas, registrándose ahorros que van desde el 11,3% (semana 32) hasta el 18,4% (semana 31).
El ahorro ponderado durante las trece semanas estudiadas representa un 15,5% de media, lo que equivale a aproximadamente unos 0,43kWh/kg de patata elaborada de ahorro.
El precio medio del gas natural para la fábrica es de 0,037€/kWh y la producción de la línea PC42 es de 210.538 kg/semana. Por lo tanto, se deducen los siguientes ahorros:
- Ahorro energético: 52 semanas x 210.538kg patata/semana x 0,43kWh/kg patata = 4.707.629 kWh/año
- Ahorro económico: 4.707.629 kWh/año x 0,037€/kWh = 174.182€
¿Cómo gestionamos los consumos residuales?
En el caso de la central de generación de nitrógeno de la fábrica de Bilbao, utilizada para la sección de envasado del producto elaborado (atmósfera protectora), se ha detectado una operación irregular de la central de compresores durante los fines de semana.
La fábrica produce de lunes a viernes en tres turnos de trabajo. Los fines de semana no son productivos, por lo que tanto las líneas de producción como los servicios generales no están operativos.
Mediante el uso del sistema de supervisión energética, se ha detectado que la central de nitrógeno opera incluso durante los fines de semana a carga nominal y se llega a la conclusión de que se debe a un fallo en el control o sistema de regulación de esta central de compresión.
En la gráfica siguiente se pueden comprobar las irregularidades:
Las áreas sombreadas corresponden con los fines de semana.
Debemos prestar especial atención al centro de la imagen, donde se indica con un color diferenciado un fin de semana en el que no hubo programación productiva. Durante ese fin de semana se realizó una desconexión del sistema de control para simular lo que ocurría durante las semanas previas a la identificación de esta oportunidad de mejora energética.
Los resultados son concluyentes. De acuerdo al registro del sistema de supervisión energética, la central de nitrógeno demanda una potencia de 205kW, lo que en un fin de semana representaría:
- Consumo residual fin de semana: 205kW x 3 turnos /día x 8h/turno x 2 días = 9.840 kWh.
Teniendo en cuenta el precio de la energía eléctrica de 0,078€/kWh y las 52 semanas de trabajo por año, los resultados son los siguientes:
- Ahorro energético: 52 semanas/año x 9.480 kWh/fin de semana = 492.960 kWh/año
- Ahorro económico: 492.960 kWh/año x 0,078 €/kWh = 38.450,9 €
Análisis económico de la solución
De acuerdo a los datos registrados durante el 2008, la fábrica consume alrededor de 16.534.129 kWh/año de electricidad y 123.842.066 kWh/año de gas natural.
Se trata de un proyecto cuya implantación completa ha llevado aproximadamente dos años y su inversión asciende a 366 k€. El coste se reparte según la siguiente distribución:
- Supervisión consumo de Agua: 11%
- Supervisión consumo de Electricidad: 29%
- Supervisión consumo de Gas: 16%
- Comunicaciones: 22%
- Software y programación: 18%
- Dirección de proyecto: 4%
Una vez implantado el sistema de supervisión de energía, los primeros registros y análisis de datos revelaron las dos primeras acciones descritas previamente y resumidas en la siguiente tabla:
Sólo las dos medidas que hemos explicado conllevan una reducción del coste energético de alrededor de 214k€. Un ahorro energético del 3,8% en el consumo de gas natural, y un 3% en el consumo eléctrico de la fábrica. Todo ello se traduce en que la solución de sistema de supervisión tiene un período de retorno de inversión de 1,7años. Dato muy interesante que refleja la viabilidad económica de este tipo de herramientas esenciales para la Gestión Energética de las instalaciones.