Un ahorro energético es la diferencia entre dos cifras y solo una se mide. Después de una reforma puede medirse el consumo de la instalación. Lo que habría consumido sin la reforma es la línea base ajustada: resultado de un modelo calibrado con datos anteriores al cambio y alimentado con las condiciones del periodo evaluado. El ahorro depende de la calidad del modelo y de los datos en el límite de medida.
Cambio bruto y ahorro ajustado
Una planta alimentaria sustituyó su alumbrado y sus controles. El consumo eléctrico y la producción del último año de referencia y del primer año de evaluación fueron:
| Producción | Electricidad | |
|---|---|---|
| Año de referencia, medido | 12.000 t | 1.200.000 kWh |
| Año de evaluación, medido | 11.040 t | 1.020.000 kWh |
| Cambio bruto | 180.000 kWh | |
| Línea base ajustada mediante regresión | 11.040 t | 1.142.400 kWh |
| Ahorro ajustado | 122.400 kWh (10,7 %) | |
| Línea base ajustada con escala proporcional, para comparar | 11.040 t | 1.104.000 kWh |
| Ahorro con escala proporcional | 84.000 kWh |
El modelo se ajustó con 24 lecturas mensuales anteriores a la reforma:
E = 40.000 kWh + 60 kWh/t × P
E es el consumo eléctrico mensual y P la producción mensual en toneladas. El término independiente es la carga fija: pérdidas constantes de refrigeración, fugas de aire comprimido, alumbrado y ventilación que funcionan con independencia de la producción. En doce meses suma 480.000 kWh. Se probaron los grados-día de calefacción como segunda variable y se descartaron. Su estadístico t fue 1,1, inferior al 2,0 exigido por IPMVP, porque la instalación calienta con gas fuera del límite eléctrico.
El cambio bruto es aproximadamente 1,5 veces el ahorro real, porque también cayó la producción. La escala proporcional (1.200.000 kWh × 0,92) supone que la carga fija baja con la producción. No ocurre así: el método subestima el ahorro en 38.400 kWh, o un 31 %. Dos métodos que parecen defendibles dan resultados separados por un 46 %. Por eso el plan debe especificar el modelo antes de conocer el resultado.
Este resultado es energía evitada: la línea base se proyecta a las condiciones del periodo evaluado. Un ahorro normalizado proyecta ambos periodos a condiciones fijas, como un año meteorológico típico o un volumen de producción previsto. Utilícelo para comparar años entre sí o con un objetivo e indique cuál comunica.
Ajuste del modelo e incertidumbre del ahorro
Tres estadísticas determinan si un modelo de regresión puede ajustar la línea base. Cada variable necesita un estadístico t superior a 2,0. El R² del modelo debería ser al menos 0,75, el valor IPMVP que cita la guía del Departamento de Energía de EE. UU. CV(RMSE), el error típico dividido por la media, mide la dispersión restante. El modelo de la planta tiene R² de 0,80 y CV(RMSE) del 4,5 %.
La Guía 14 de ASHRAE exige evaluar la incertidumbre del ahorro comunicado. Para un modelo mensual con residuos no correlacionados, su anexo B expresa la incertidumbre fraccionaria del ahorro (FSU) así:
FSU ≈ 1,26 × t × CV(RMSE) × √((1 + 2/n) ÷ m) ÷ F
Aquí n es el número de puntos de referencia, m el número de puntos del periodo evaluado, F el ahorro como fracción de la línea base ajustada y t el valor t de Student para el nivel de confianza. En la planta, n = 24, m = 12 y F = 0,107. Para un 90 % de confianza con 22 grados de libertad, t = 1,72:
| Confianza | FSU | Ahorro |
|---|---|---|
| 68 % (t = 1) | 16 % | 122.400 ± 19.500 kWh |
| 90 % (t = 1,72) | 27 % | 122.400 ± 33.400 kWh |
La Guía 14 exige que la incertidumbre sea inferior al 50 % del ahorro anual comunicado con un 68 % de confianza. Este modelo cumple. Las dos filas describen el mismo modelo y los mismos datos. Una incertidumbre sin nivel de confianza no puede compararse con otra.
Los límites de CV(RMSE) más citados de la Guía 14, 15 % junto con NMBE del 5 % para datos mensuales y 30 % junto con 10 % para horarios, son criterios de calibración de simulaciones (opción D). No son la prueba de una línea base de regresión. En esta se evalúa la incertidumbre del ahorro calculada arriba.
F está en el denominador; por eso los ahorros pequeños fallan primero. Con el mismo modelo, un ahorro del 5 % tiene una FSU del 58 % al 90 % de confianza. Un modelo con CV(RMSE) del 15 % produce una FSU del 195 % para ese ahorro del 5 %: no se distingue de cero. El límite del Departamento de Energía para analizar instalaciones completas en la sección siguiente se deriva de este cálculo.
La Guía 14 también limita la aplicabilidad del modelo. Úselo solo en periodos en los que cada variable independiente esté entre el 90 % del menor valor y el 110 % del mayor valor de los datos de referencia. Todos los meses evaluados de la planta estaban en ese rango. Un mes con una parada de dos semanas no lo estaría. Comuníquelo por separado e indique que queda fuera del intervalo de aplicación del modelo.
Las cuatro opciones IPMVP
El Protocolo Internacional de Medida y Verificación del Desempeño (IPMVP), publicado por Efficiency Valuation Organization, define cuatro opciones. La guía de M&V del Departamento de Energía utiliza las mismas:
| Opción | Qué se mide | Adecuada para |
|---|---|---|
| A, aislamiento de la reforma: parámetros clave | Un parámetro principal, como la potencia de los nuevos circuitos de alumbrado. Los demás, como las horas de funcionamiento, se estipulan: se acuerdan y fijan en el plan | Medidas donde un parámetro domina la incertidumbre |
| B, aislamiento de la reforma: todos los parámetros | Toda la energía del sistema reformado. Basta una medida puntual o corta si la carga no varía; de lo contrario, se mide continuamente durante todo el periodo evaluado | Cargas variables, como variadores, enfriadoras y compresores |
| C, instalación completa | Contador principal o secundario del edificio completo, con regresión respecto a variables independientes | Varias medidas que interactúan y producen un ahorro conjunto grande |
| D, simulación calibrada | Modelo energético del edificio calibrado con el periodo del que existan datos medidos | Edificios nuevos, donde solo puede medirse el periodo posterior, o medidas como el acristalamiento que no se miden directamente |
Estipular un valor traslada el riesgo. Si el plan fija 4.000 horas de funcionamiento y la instalación trabaja 3.200, el ahorro comunicado supera al real en un 25 % y la parte que aceptó la estipulación soporta la diferencia. La guía advierte de que puede trasladarse el riesgo al cliente. Estipule solo cifras documentables y mida el parámetro que determina el ahorro.
La guía limita la opción C a proyectos con ahorros previstos superiores aproximadamente al 10-15 % del consumo medido mensualmente. Pide al menos 12 meses de referencia, preferiblemente 24 o más, y al menos 9 meses evaluados, preferiblemente 12. El 10,7 % de la planta está en el extremo inferior de ese intervalo; su bajo CV(RMSE) hace utilizable el resultado.
Las opciones A y B rodean un solo sistema y no captan efectos de interacción. Un alumbrado nuevo reduce las ganancias térmicas internas: aumenta la demanda de calefacción y disminuye la de refrigeración; ninguna aparece en el circuito de alumbrado. Estime el efecto aparte o use la opción C, donde lo ve el contador principal. Para una medida individual en una instalación grande, mida el propio sistema con A o B.
Planificar antes de cambiar nada
Escriba el plan de medida y verificación y empiece a medir la línea base antes de la reforma. Una vez retirado el equipo antiguo, ya no puede medirse su funcionamiento original. El plan define:
- el límite de medida: un sistema, un edificio o toda la instalación;
- el periodo de referencia en años completos (12, 24 o 36 meses) para no contar dos veces ninguna estación;
- las variables independientes, sus unidades y fuentes para los ajustes ordinarios del modelo;
- los factores estáticos, como superficie, turnos y equipos conectados, y el cálculo del ajuste no ordinario si cambian (por ejemplo, línea de producción o inquilino nuevos);
- cada valor estipulado y quién asume su riesgo;
- forma del modelo, criterios de ajuste, nivel de confianza de la incertidumbre y responsable del cálculo.
ISO 50015 establece los mismos principios de M&V para una organización e ISO 50006 aborda líneas base e indicadores de desempeño energético en un sistema ISO 50001. Un plan IPMVP encaja en ambos.
Datos que recoger junto con las lecturas
| Registro | Motivo y método |
|---|---|
| Energía (kWh) y demanda (kW) en el límite, cada 15 minutos o cada hora | Los kWh muestran el ahorro y los kW el cargo de demanda evitado. Los intervalos revelan cambios de horario ocultos en un total mensual |
| Horario de funcionamiento y turnos | Distingue menos horas de funcionamiento de mayor eficiencia |
| Producción en la unidad que impulsa el consumo | Use toneladas, no lotes: contar lotes oculta sus tamaños y la regresión necesita la variable física |
| Grados-día de calefacción y refrigeración si el límite incluye esos usos | Use siempre la misma estación meteorológica. Trate la temperatura base como parámetro del modelo: el modelo de cambio de pendiente de la Guía 14 la ajusta con los datos |
| Equipos y ajustes, antes y después | Placas, consignas y horarios del BMS prueban los ajustes no ordinarios y permiten comprobar que el ahorro persiste |
| Cambios de contador, lagunas y estimaciones, con fechas y motivos | La Guía 14 exige justificar cada ausencia, exclusión y estimación en referencia y evaluación |
Las facturas mensuales aportan entre 12 y 24 puntos. Basta para la opción C cuando el ahorro es grande y el modelo ajusta bien, como en la planta. Los datos por intervalos importan en tres situaciones: la opción B los necesita; las medidas de horarios se manifiestan de noche y en fin de semana, horas que desaparecen en un total mensual; y los eventos no ordinarios se observan por días, no en la factura siguiente. Para regresión, la guía sugiere agrupar intervalos en días o meses. Los residuos diarios suelen estar autocorrelacionados, por lo que la fórmula mensual FSU subestima su incertidumbre; el anexo B de la Guía 14 ofrece la corrección.
Conserve los datos originales. Documente cada exclusión y estimación con su motivo.
Comunicar el ahorro
El informe presenta el ahorro ajustado en kWh y como porcentaje de la línea base ajustada, con la FSU y su nivel de confianza. Para la planta: 122.400 kWh, 10,7 %, ±33.400 kWh al 90 % de confianza, con las fechas de referencia y evaluación. Incluya el modelo y sus coeficientes, R², estadísticos t y CV(RMSE), cada ajuste no ordinario con su cálculo y cada periodo excluido con su motivo.
Valore los kWh ahorrados con la tarifa del periodo evaluado, separados por franja horaria. La calculadora de costes eléctricos ayuda a dividir las franjas. Comunique el cargo de demanda en kW evitado como partida separada y excluya el coste de implantación y beneficios no energéticos de la cifra de energía.
Si cambia un factor estático, aplique el método no ordinario del plan y regístrelo. No vuelva a fijar la línea base sin dejar constancia para hacer parecer que se alcanzó un objetivo. Si una subvención financia el proyecto, el ahorro verificado puede liberar fondos: en proyectos EXEED, SEAI retiene el menor importe entre 30.000 € y el 10 % de la subvención hasta que el activo logra la certificación EXEED o se verifican los ahorros. Consulte la guía de la subvención EXEED.
Errores en las declaraciones de ahorro
| Fallo | Cómo se manifiesta | Qué hacer |
|---|---|---|
| Funcionamiento anormal en referencia, como parada de un mes o compresor defectuoso | Residuos grandes en esos meses y CV(RMSE) alto | Anote la causa. Excluya meses solo con motivo declarado o añada una variable explicativa. La Guía 14 permite excluir como máximo el 25 % de los datos medidos de un modelo de instalación completa |
| Sustitución del contador o sus transformadores durante el proyecto | Salto de los residuos en la fecha del cambio, a menudo por un error de relación | Mantenga ambas mediciones en paralelo durante un solapamiento y anote la relación y la fecha |
| Dos medidas reclaman los mismos kWh | La suma de ahorros individuales supera la del contador principal | Asigne cada kWh a una sola medida o declare conjuntamente las medidas que interactúan mediante la opción C |
| Condiciones evaluadas fuera del rango de referencia | Producción o grados-día por debajo del 90 % del mínimo o por encima del 110 % del máximo | No aplique el modelo a esos periodos. Amplíe la referencia o informe por separado |
| Pérdida progresiva del ahorro | Disminuyen los residuos mensuales y se aplana la suma acumulada de residuos (CUSUM) | Compruebe los ajustes de los que depende la medida |
Los ahorros de horarios y controles se pierden primero. Un horario BMS se pone en modo manual para un evento de fin de semana y se deja así. Un variador se conmuta a derivación a 50 Hz durante una avería y no se restaura. Ninguno de los cambios aparece en una factura mensual hasta pasados varios meses. La guía pide repetir al menos una vez al año las medidas de corta duración de la opción A. Con datos por intervalos, trace CUSUM cada mes. Un aumento de la carga nocturna suele ser la primera señal; la guía de carga base nocturna explica cómo interpretarla.
Medir ahorros con EpiSensor
Para las opciones A y B, instale analizadores eléctricos ZEM en los circuitos que se reformarán antes del trabajo, de modo que la línea base se mida en el límite adecuado. Un ZEM se suministra con sensores de corriente calibrados con él; la clase 0,5S de IEC 62053-22 se aplica al conjunto de medida. Así, la contribución del instrumento a la incertidumbre es pequeña. Comunica mediante la malla Zigbee y puede instalarse semanas antes sin cable de datos. Para la opción C, un contador de impulsos ZPC lee la salida de impulsos del contador principal existente cuando la hay. La instalación obtiene datos por intervalos donde antes solo tenía facturas mensuales. Un Gateway con Edge guarda localmente las lecturas, como segunda copia de los datos originales que exige conservar el plan.
Los eventos de respuesta de la demanda usan otra línea base, construida con días anteriores a cada evento. Consulte la guía de líneas base de respuesta de la demanda y el resto de la ruta de aprendizaje sobre rendimiento de edificios y procesos.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se mide el ahorro energético?
Ajuste un modelo del consumo respecto a sus factores, como producción y grados-día, con datos anteriores al cambio. Introduzca en él los valores del periodo evaluado para obtener la línea base ajustada. El ahorro es esa línea base menos el consumo medido.
¿Cuáles son las opciones IPMVP?
La opción A mide un parámetro clave de la reforma y estipula los demás. La B mide toda la energía del sistema reformado. La C mide la instalación completa en el contador principal y utiliza regresión. La D emplea una simulación calibrada.
¿Cuánto debe durar una línea base energética?
Lo suficiente para abarcar todas las condiciones de funcionamiento que afectan al consumo. Para analizar una instalación completa, la guía del Departamento de Energía de EE. UU. pide al menos 12 meses y prefiere 24 o más. Para un sistema de carga constante puede bastar una medida puntual o corta; si la carga varía, mídala continuamente.
¿Qué exactitud necesita un modelo de ahorro?
Cada variable debe tener un estadístico t superior a 2 e IPMVP sugiere R² de al menos 0,75. La Guía 14 de ASHRAE exige incertidumbre inferior al 50 % del ahorro anual comunicado con un 68 % de confianza. Indique siempre el nivel de confianza junto a la incertidumbre.