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Un sistema inteligente reduce un 20% el consumo en climatización de edificios
I nvestigadores de la Universidad de Granada han desarrollado un sistema de control automático para equipos de aire acondicionado que permite reducir en más de un 20% la energía requerida para climatizar grandes edificios no residenciales, como hoteles, oficinas e instalaciones de aeropuertos. Un software asociado a este sistema podría estar disponible en el mercado en un par de años.
]Los gastos de operación de un edificio, una vez finalizada su construcción, suponen un 80% del total de su coste. Alrededor de la mitad de estos gastos se deben al consumo de energía de los equipos de aire acondicionado e iluminación, en cuya producción se genera, además, el 90% del CO2 emitido durante toda la vida útil del edificio.
Los edificios, y en particular aquellos dedicados a usos no residenciales (oficinas, hoteles, aeropuertos, etc.), incorporan numerosas medidas arquitectónicas destinadas a reducir el consumo de energía. Sin embargo, para aprovechar este potencial es necesario optimizar la gestión del equipamiento, ajustando su utilización a los requisitos de los ocupantes.
El plan operacional del edificio es la secuencia de instrucciones de control que se aplican durante un día al equipamiento de aire acondicionado. Esta configuración es administrada de forma remota por los operadores del edificio desde la consola del sistema de gestión de energía. Normalmente, los operadores programan un plan con una antelación de varios días, de acuerdo a su propia experiencia, al uso esperado del edificio y a las predicciones meteorológicas.
Esta labor consume mucho tiempo, por lo que los operadores no pueden valorar diferentes alternativas, y resulta ineficaz, pues al final se suelen aplicar planes parecidos durante toda la temporada. Así, no es infrecuente que el plan resulte inadecuado, provocando temperaturas demasiado altas o demasiado bajas en el interior del edificio y, en consecuencia, falta de confort y consumo excesivo de energía.
En este contexto, el proyecto Energy IN TIME, financiado por el 7º Programa Marco de la Unión Europea, propone una ingeniosa solución al problema de la generación de planes operacionales: utilizando un modelo de simulación configurado para reproducir el comportamiento del edificio al día siguiente (con predicciones de ocupación, meteorología, etc.), evalúa el consumo energético y las temperaturas interiores que resultarían de la aplicación de múltiples planes, y selecciona aquel que minimiza el gasto y, a la vez, consigue un ambiente agradable para los ocupantes.
Universidades, empresas y centros de investigación
El proyecto, iniciado en octubre de 2013 y con una duración de 4 años, ha contado con la participación de 13 entidades de 8 países diferentes, incluyendo a la Universidad de Granada (UGR), centros de investigación como Cork Institute of Technology (CIT), Centre Scientifique et Technique du Batiment (CSTB) y Centro de Investigación de Recursos y Consumos Energéticos (CIRCE), y a empresas del ámbito de la gestión de energía (Acciona, Caverion), el equipamiento industrial (United Technologies Research Center) y la simulación (Integrated Environmental Solutions).
En concreto, el equipo de la UGR, formado por miembros del Departamento de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial, ha desarrollado un sistema inteligente que permite determinar qué planes son más prometedores de entre los millones de alternativas posibles, de forma que solo son simulados aquellos potencialmente eficientes y efectivos.
La profesora María José Martín Bautista, investigadora principal del equipo, explica: “El algoritmo empleado combina conocimiento especializado y procesamiento masivo de datos, comportándose como lo harían cientos de expertos pensando en paralelo proponiendo soluciones, incluso opciones potencialmente desconocidas”.
El sistema ha sido testeado en diferentes condiciones en cuatro edificios reales: el aeropuerto de Faro (Portugal), un centro empresarial en Helsinki (Finlandia), un hotel en Levi (Finlandia) y un edificio de oficinas en Bucarest (Rumanía). Juan Gómez Romero, investigador del Plan Propio de la UGR y coordinador del equipo técnico, destaca que “los resultados obtenidos en las pruebas reales han demostrado un ahorro respecto a la operación habitual por encima del 15% en muchos casos, llegando a superar el 25% en Helsinki”.
Además de generar los planes diarios, el sistema almacena todos los datos históricos de los sensores de los edificios, lo cual “ya nos está permitiendo implementar nuevas técnicas de big data y aprendizaje automático para conocer y predecir mejor su comportamiento”, añade la profesora.
Los resultados finales del proyecto fueron presentados a finales de septiembre en un acto público celebrado en el aeropuerto de Faro con la presencia de las autoridades locales y de los máximos responsables de ANA-Aeropuertos de Portugal y Acciona Construcción S.A.
En cooperación con las empresas participantes, ya se han iniciado diversas actividades destinadas a explotación comercial de esta innovadora tecnología. Se espera que el software creado por la UGR asociado a este sistema esté en el mercado en un plazo de dos años.
El rendimiento de la aerotermia es superior al de la biomasa
Las diferencias entre la aerotermia y la biomasa no sólo se limitan al almacenamiento: también existen claras diferencias en base al rendimiento que sitúan por encima a la aerotermia en cuanto a eficiencia gracias a su tecnología que utiliza una energía totalmente limplia y gratuita en un 80% como es el aire (el resto residual se realiza con electricidad).
Además, la tecnología de la aerotermia presenta un COP (coeficiente de rendimiento) de 5,28 con un sistema de Aquarea de 5 kW de Panasonic, cuando el COP máximo de la calefacción eléctrica convencional es de 1.
Otro de los problemas de la biomasa es su uso restrictivo: de incrementarse demasiado su demanda se incurriría en un problema medio ambiental, ya que generar todos los materiales necesarios para generar combustible (unos 4000 kg anuales de pellet por inmueble)supondría una problemática tal que descartaría su utlización masiva, problema que, por otra parte, no tiene la aerotermia gracias a su fuente de energía ilimitada, limpia y sin restricciones.
La aerotermia necesita un menor mantenimiento frente a la biomasa
Además de que la aerotermia resulta una apuesta muy rentable y eficiente, su mantenimiento resulta mucho más limpio que en el caso de la biomasa.
Como hemos explicado, optar por la biomasa supone destinar un espacio lo suficientemente grande al sistema como para albergar la caldera y el almacenamiento del combustible; este espacio debe ser sometido a un mantenimiento continuo, ya que la combustión de los materiales genera suciedad y cenizas. En contraposición a esto, la aerotermia constituye un sistema mucho más limpio y silencioso, que sólo requiere ser accionado para funcionar y cuyas tareas de mantenimiento son mínimas.
Por estas razones y a pesar que ambas fuentes de energía son las más relevantes dentro del grupo de las renovables, es importante tener todos estos aspectos en cuenta a la hora de elegir entre biomasa y aerotermia, mucho más considerando todas las ventajas que aporta ésta última.
