Auditoria energetia exploitation LA HOJILLA popular!
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Auditoria energetia exploitation LA HOJILLA popular!
AUDITORÍA ENERGÉTICA EXPLOTACIÓN LA HOJILLA Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Índice de contenidos 1. INTRODUCCIÓN........................................................................... 1 1.1. Objetivos de la auditoría energética .................................... 1 1.2. Metodología............................................................................... 3 2. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LAS INSTALACIONES ..................... 6 2.1. Identificación y ubicación de la explotación ...................... 6 2.2. Identificación de las personas de contacto de la explotación .......................................................................................... 7 2.3. Régimen de funcionamiento .................................................. 7 2.4. Características constructivas................................................... 8 2.4.1. 3. 4. Naturaleza y antigüedad de los edificios ................................................... 8 DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS CONSUMIDORES DE ENERGÍA11 3.1.1. Sistema de iluminación ................................................................................. 11 3.1.2. Sistema de refrigeración .............................................................................. 13 3.1.3. Sistema de calefacción ............................................................................... 14 3.1.4. Sistema de ventilación ................................................................................. 15 3.1.5. Sistema de alimentación ............................................................................. 17 BALANCES ENERGÉTICOS ......................................................... 19 4.1. Introducción ............................................................................. 19 4.2. Cálculo del balance energético de la instalación ........... 23 4.3. Resultado del balance energético de la instalación ....... 32 5. ANÁLISIS DE SUMINISTROS Y CONSUMOS ENERGÉTICOS ...... 34 5.1. Situación energética .............................................................. 34 5.1.1. Resumen de consumos energéticos. ......................................................... 39 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla 5.1.2. Impacto ambiental asociado al consumo de energía. ........................ 40 5.2. Diagnóstico energético de la explotación y sus instalaciones ...................................................................................... 44 6. 5.2.1. Análisis de la situación y calidad del suministro eléctrico...................... 44 5.2.2. Diagnóstico de las instalaciones de iluminación..................................... 50 5.2.3. Diagnóstico de las instalaciones de refrigeración .................................. 50 5.2.4. Diagnóstico de las instalaciones de calefacción ................................... 51 5.2.5. Diagnóstico de las instalaciones de ventilación ..................................... 51 5.2.6. Diagnóstico de otras instalaciones y equipos. ......................................... 52 MEDIDAS DE AHORRO............................................................... 53 6.1. Elementos constructivos y aislamientos ............................... 53 6.2. Equipos de calefacción y distribución de calor ................ 56 6.3. Equipos de refrigeración ........................................................ 57 6.4. Equipos de ventilación ........................................................... 58 6.5. Equipos de iluminación........................................................... 62 6.6. Medidas de ahorro en la contratación de tarifas ............. 65 6.6.1. Introducción ...................................................................................................65 6.6.2. Optimización ..................................................................................................68 6.6.3. Simulación de la facturación eléctrica. .................................................... 73 6.7. Implantación de barreras vegetales cortavientos ............ 76 7. ESTUDIO DE INTEGRACIÓN DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES.. 78 7.1. Biomasa como combustible. ................................................. 79 7.2. Energía solar térmica para apoyo a sistema calefacción.83 7.3. Energía solar fotovoltaica con Balance Neto .................... 84 7.4. Energía geotérmica de baja entalpia ................................. 86 8. POSIBILIDADES DE APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DE LOS Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla RESIDUOS GENERADOS EN LA INSTALACIÓN ................................... 89 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla 1. INTRODUCCIÓN 1.1. Objetivos de la auditoría energética El incremento de los gastos relacionados con el consumo energético, además de otros aspectos derivados de la demanda de servicios de mayor calidad y la protección medioambiental, exigen cada vez más una gestión energética adecuada. La gestión de la demanda de energía es un instrumento importante que permite ejercer una influencia en el mercado de la energía y, por ende, en la seguridad de abastecimiento a medio y largo plazo. El fomento de la eficiencia energética constituye una parte importante del conjunto de políticas y medidas necesarias para cumplir lo dispuesto en el Protocolo de Kyoto y así empezar a buscar soluciones al problema asociado al sistema energético español, y debe estar presente en todas las medidas que se adopten con el fin de dar cumplimiento a nuevos compromisos. La importancia del consumo energético del sector de la agricultura y ganadería, comparada con el resto de sectores, es pequeña; sin embargo, en los trabajos realizados en explotaciones ganaderas su consumo de energía es significativo. En términos energéticos, el sector ha disminuido su participación sobre el consumo de energía final, consumo básicamente centrado en combustibles derivados del petróleo y la energía eléctrica. A pesar de esta evolución, los indicadores tendenciales para los próximos años vienen a señalar que se puede producir un incremento del 1 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla consumo de energía, sobre la base de los diversos cambios previstos en las técnicas, y del paulatino incremento y modernización de las instalaciones ganaderas puestas en producción. Las explotaciones ganaderas tienen un consumo energético variable, en grandes rasgos, en función de la climatología donde esté ubicada, y de la tipología de la explotación. Inventariar, analizar y dar alternativas al consumo energético de las explotaciones es una tarea que dará beneficios económicos y reducirá la cuenta de gastos de la explotación, haciendo que se incremente la competitividad de la materia producida. El IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía), creyendo que existe un margen de actuación en este sector para incrementar su eficiencia energética a través de la adopción de diversas medidas y actuaciones, agrupó éstas en la Estrategia de Eficiencia Energética en España desarrollada mediante sus Planes de Acción 20052007 y 2008-2012. Por todo ello, la utilización racional y eficiente de los recursos energéticos en la agricultura y la ganadería es un instrumento fundamental para que dichos sectores mejoren la competitividad en el entorno en el que nos movemos, mejorando la eficiencia de los procesos y el tiempo así como para abordar la utilización del potencial energético de los subproductos o residuos que generan. La finalidad es disminuir costos, rentabilizar los procesos y disminuir el impacto en el medio ambiente. La auditoria energética es la herramienta sobre la que se asienta un plan estructurado de ahorro energético. Esta herramienta implica realizar una labor de recogida de información, análisis, clasificación, propuesta de alternativas, cuantificación de ahorros y toma de decisiones. 2 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Para cumplir con ese objetivo, las auditorias desarrolladas llevan a cabo un estudio de la situación energética actual de las explotaciones analizándolas, para posteriormente evaluar las posibilidades de mejora y las alternativas posibles junto con su valoración económica para conseguir un consumo energético optimizado y más racional. En la presente memoria se resumen los datos, análisis y conclusiones obtenidas en la auditoría energética de la explotación ganadera La Hojilla llevado a cabo por la Agencia Extremeña de la Energía. 1.2. Metodología Una auditoría energética supone una herramienta muy valiosa para conocer la distribución de consumos y costes energéticos, detectar los principales factores que afectan al consumo de energía y evaluar ordenadamente las distintas posibilidades de ahorro energético en función de su rentabilidad. La auditoría energética analiza la situación energética actual en la explotación agrícola o ganadera en cuestión y partir de ella, evalúa cuales son las mejoras posibles que se pueden introducir, ya sea una mejor racionalización de los equipos, como la introducción de las tecnologías con mejores condiciones de consumo de energía y de comportamiento medioambiental. Las auditorías energéticas realizadas a las explotaciones agrícolas y ganaderas constaron de manera general de las siguientes fases: Reunión preliminar: reunión previa a la realización de la auditoría en sí misma, con los responsables de la instalación para puesta en común de los 3 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla trabajos a realizar y recopilación inicial de proyectos, facturación energética y otro tipo de información documental disponible. Análisis de información y programación de visitas: estudio de la información aportada en la reunión preliminar. Como resultado del mismo se puede concluir, si es preciso aportar o no más documentos. Además se establece el programa de visitas y reparto temporal de trabajos. Inventariado, mediciones y toma de datos: se procede a tomar las correspondientes mediciones en las visitas programadas, se realiza el inventariado documental y gráfico de la explotación y se realizan las pertinentes observaciones. Diagnóstico energético: a partir de los datos obtenidos se estudia el consumo energético de la explotación agrícola o ganadera, se desglosan los consumos, se analizan las deficiencias y se proponen medidas de actuación para la mejora de la eficiencia energética de la misma. Memoria técnica: finalmente se plasman los resultados obtenidos y el plan de actuación en un documento técnico con las valoraciones energéticas y económicas de las actuaciones propuestas Esta estructura queda plasmada de los protocolos de auditoría que se utilizan como referencia para su realización, en especial los desarrollados por el Instituto de Diversificación y Ahorro Energético (IDAE) en sus publicaciones “Protocolo de auditoría en comunidades de regantes” y “Protocolo de auditoría energética en explotaciones ganaderas” En estos documentos se puede encontrar una estructura ordenada y un procedimiento para la toma de datos de las auditorias energéticas en este ámbito. 4 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla 5 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla 2. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LAS INSTALACIONES 2.1. Identificación y ubicación de la explotación A continuación se muestran los valores que las características principales de la explotación agraria estudiada en esta auditoría energética. Denominación: Empresa: Explotación Agraria La Hojilla La Hojilla, C.B. C.I.F.: Dirección: Crta. Torrejoncillo – Holguera, s/n Código postal: Localidad: Holguera Provincia: Cáceres Figura 2.1 - Ubicación y vista aérea de la explotación ganadera. 6 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla 2.2. Identificación de las personas de contacto de la explotación Nombre de la persona de contacto: Juan Carlos Ramos Cargo: Teléfono: Socio 2.3. 608000934 Correo: [email protected] Régimen de funcionamiento La explotación agraria La Hojilla tiene como actividad principal y única la producción de pollos de carne. Su producción anual es de unos 178.000 pollos al año. Esta producción se consigue con 6 camadas en el año, con unas 30.000 unidades en cada una de ellas. Este ritmo de producción genera aproximadamente 1.220 kg/diarios de pollos de engorde con una producción anual en torno a los 445.000 kg/año, en régimen de producción intensivo. Producción Diaria - 1.220 kg Por camadas (6 año) 29.667 pollos 74.168 kg Anual 178.000 pollos 445.000 kg La producción anual se parte en 6 camadas al año, las cuales tienen una duración de dos meses aproximadamente. Dentro de cada camada se reparten los días entre 45 de ellos para la cría de los animales y 15 días 7 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla posteriores para limpieza y preparación de las instalaciones para la siguiente camada. Durante los 45 días de cría los sistemas de climatización, alimentación de los animales, iluminación, etc. se encuentran activos las 24 horas del día. A continuación se muestra una tabla resumen con los procesos y sistemas activos en cada momento de una camada. Sistema Iluminación Sistema Climatización Sistema de Ventilación Sistema Alimentación Día 1 - 12 100 % A demanda (24 h) A demanda (24 h) 100 % Día 13 - 21 60 % A demanda (24 h) A demanda (24 h) 100 % Día 22 - 33 20 % A demanda (24 h) A demanda (24 h) 100 % Día 34 - 45 0% A demanda (24 h) A demanda (24 h) 100 % Día 46 - 60 0% 0% 0% 0% 2.4. Características constructivas En este capítulo se determina el comportamiento energético de las construcciones que constituyen la explotación ganadera, con el objetivo de garantizar que a través de sus envolventes se pierde una cantidad de energía valorada como aceptable para este tipo de instalaciones. 2.4.1. Naturaleza y antigüedad de los edificios La explotación agraria realiza sus funciones en un solo edificio. El edificio existente se encuentra en una parcela cercada mediante malla de alambre de unas 1,07 hectáreas. 8 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla El edificio es una nave con estructura metálica y cubrición mediante panel sándwich de 4 cm de poliuretano y terminación en chapa color blanco. La cubierta a dos aguas con orientación longitudinal NoresteSuroeste, está formada por panel sándwich de 5 cm de espesor de poliuretano y terminación en chapa color verde. Figura 2.2 – Vista exterior e interior del edificio. La nave se construyó en Febrero de 2010, y dispone de 15 metros de ancho y 150 metros de longitud. La nave no ha sufrido una reforma de importancia desde su construcción, tan solo se ha mejorado el aislamiento en su fachada sureste. Superficie 2.250 m2 Altura hasta el alero 3m Altura hasta cumbrera 5m Tabla 2.1 – Superficie y alturas de la nave. 9 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Anexo a la nave hay una sala de unos 30 m2, donde se encuentra el cuadro eléctrico general y desde donde se realiza el control de la producción. 10 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla 3. DESCRIPCIÓN DE LOS CONSUMIDORES DE ENERGÍA EQUIPOS La explotación agraria dispone de los siguientes sistemas principales consumidores de energía necesarios para la realización de su actividad: sistema de iluminación, sistema de refrigeración, sistema de calefacción, sistema de ventilación y sistema de alimentación. A continuación se describen todos ellos de manera independiente. 3.1.1. Sistema de iluminación Para la iluminación de la nave no se aprovecha la iluminación natural, se realiza un aporte de las necesidades completas con iluminación artificial. La iluminación artificial es aportada por 58 tubos fluorescentes TL–D de 36W cada uno de ellos con una luminaria estanca con carcasa de poliéster reforzado y difusor de policarbonato. Las luminarias se sitúan pareadas y sujetas de forma paralela a las vigas de la cubierta de la nave a una altura aproximada de 4 m, permaneciendo con una inclinación. Las lámparas disponen de balasto regulador y sistema de regulación mediante mando rotativo manual, disponiendo de un solo circuito de distribución, no existiendo partición en varios circuitos. 11 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Figura 3.1 – Situación de la iluminación interior. En dicha iluminación se aprecia que se alcanza el nivel medio requerido y que la uniformidad es adecuada, no apreciando graves deficiencias en este sistema. Sobre dicho sistema se realiza un mantenimiento cada dos meses, uno por camada, en el que se limpian las luminarias y se sustituyen las lámparas fundidas, realizándose un mantenimiento correctivo. En el exterior de la nave también se dispone de una iluminación mediante lámparas de bajo consumo que no dispone de un uso intensivo, sino tan solo en momentos determinados. 12 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Figura 3.2 – Situación de la iluminación exterior. 3.1.2. Sistema de refrigeración La refrigeración del ambiente interior de los alojamientos ganaderos significa la introducción en los mismos de aire exterior o de aire interior recirculado que previamente ha sido refrigerado. Los sistemas de refrigeración más utilizados en naves ganaderas son sistemas de refrigeración evaporativa, siendo muy poco empleados, por sus mayores costes, los de refrigeración sensible. En el caso de la explotación ganadera La Hojilla, se dispone para la refrigeración de la nave un sistema evaporativo por paneles evaporadores asociados a ventiladores que funcionan por extracción. Los paneles evaporativos cubren casi toda la fachada noroeste, con un alto de unos 70 cm, y se encuentran situados aproximadamente a 1,2 metros de altura. Los ventiladores de extracción son los descritos en el apartado del sistema de ventilación. 13 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Figura 3.3 – Panel evaporativo de la explotación ganadera. El principio físico de la refrigeración evaporativa es la evaporación del agua y la absorción de su calor latente de cambio de estado para conseguirla (2.253 kJ por cada kg de agua que evapora). Aprovechando este fenómeno, en los dispositivos de refrigeración evaporativa se pone en contacto una corriente de aire caliente y seco con una masa de agua, a la cual el aire cede energía para que evapore, por lo que el aire baja su temperatura al mismo tiempo que aumenta su contenido en humedad. Esto hace que los dispositivos de refrigeración evaporativa aumenten su rendimiento en localizaciones con condiciones ambientales de baja humedad. Como agua para el sistema de refrigeración se utiliza el agua de la concesión de riego, proveniente del canal cercano del Rio Jerte. Para el refresco de los paneles se utilizan 7 bombas sumergibles de 0,6 kW, cada una, que son las encargadas de subir el agua desde los depósitos existentes al propio panel evaporativo. 3.1.3. Sistema de calefacción 14 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Con la calefacción se pretende proporcionar durante las épocas frías el calor suplementario necesario para obtener las condiciones térmicas adecuadas en el interior de las instalaciones. Para este cometido se dispone de una instalación de calefacción por convección. Con este sistema se calienta el aire ambiente con el objetivo de obtener una temperatura homogénea en toda la nave. Se utilizan, en esta instalación 5 generadores de calor autónomos a gas. Estos generadores calientan el aire calentado y es impulsado dentro de la instalación. Figura 3.4 – Calentadores de aire del sistemas de calefacción. El control del sistema se realiza mediante un sistema informático centralizado automático que toma lecturas de varios sensores en la nave y arranca o para los sistemas en función de las consignas de temperatura. 3.1.4. Sistema de ventilación 15 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla La instalación de ventilación está constituida por los equipos que aseguran la renovación eficaz del aire del interior de los alojamientos ganaderos, y con ello la eliminación del aire viciado debido a la presencia de los animales. Además, la instalación de ventilación juega un papel fundamental en el acondicionamiento térmico de las edificaciones, al actuar como dispositivos con los que conseguir la refrigeración de las mismas en los momentos de altas temperaturas. Para la ventilación la nave estudiada dispone de 90 trampillas a lo largo de su fachada noroeste, para entrada de aire, con lo que consigue una ventilación natural. Figura 3.5 – Sistemas de ventilación instalados. Además se realiza una circulación forzada del aire gracias a 18 ventiladores helicoidales con persiana, 10 de ellos de diametro 1250 mm, motor de 4 polos de 0,75 kW y caudal estimado de 31.467 m3/h y otros 8 de diametro 800 mm, motor de 4 polos de 0,37 kW y caudal estimado de 12.117 m3/h, situados en la fachada sureste. En total la nave dispone de una superficie de extractores total de 17,3 m2. 16 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla El control del sistema de ventilación se realiza en función del número de animales existentes y su tamaño, para mantener una temperatura y humedad adecuadas, existiendo un sensor que ordena el paro o arranque de los motores de ventilación. 3.1.5. Sistema de alimentación El alimento de los animales de cría es almacenado en tres tolvas situadas en el interior de la parcela junto a la nave. Desde dichas tolvas es transportado al interior mediante tornillos sinfín que son movidos por unos motores que lo acumulan en unas tolvas de pequeño tamaño. De estas tolvas es distribuido mediante otros tornillos sinfín de menso diámetro hasta los distintos comedores repartidos por la nave. 17 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Figura 3.6 – Sistema de alimentación. 18 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla 4. BALANCES ENERGÉTICOS 4.1. Introducción La producción ganadera intensiva se realiza en instalaciones diseñadas para tal fin, en las que se tiene en cuenta la especie animal a la que se destina, las propias características constructivas de la nave y aspectos específicos relacionados con el acondicionamiento ambiental. De hecho, el comportamiento y el bienestar animal quedan condicionados por las dimensiones y las características de los espacios y equipamientos de las edificaciones, así como por las condiciones ambientales (temperatura, humedad relativa, velocidad del aire y concentración de gases) que se alcanzan en su interior. Naturalmente, la obtención de las condiciones ambientales más adecuadas al desarrollo productivo del animal requiere, la mayor parte de las veces, un consumo de energía para alimentar los dispositivos de climatización, consumo que deberá ser el mínimo posible para obtener esas condiciones. La eficiencia energética es por ello un aspecto muy importante ya que, como se sabe, la energía es un bien escaso y, por tanto caro, que debe ser utilizado de forma eficiente y racional. Pocos lugares en el mundo poseen condiciones climáticas que sean continuamente óptimas a lo largo del año para la producción animal. El nivel de modificaciones ambientales necesarias no es lo mismo para todas las especies pecuarias. Así, algunas necesitan de pequeñas o incluso de ninguna alteración, mientras que otras requieren tan grandes modificaciones que el microclima interior de los alojamientos se vuelve virtualmente independiente del clima natural (Bruce, 1977). 19 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Desgraciadamente, al mismo tiempo que una construcción ganadera significa protección contra el viento, la lluvia, la radiación solar y las temperaturas extremas, restringe también la entrada de aire fresco y la rápida dispersión de gases y agentes patógenos. El conflicto existente es evidente, ya que es deseable mantener ciertas cualidades del aire y eliminar otras. Es de conocimiento general la enorme influencia ejercida por las condiciones ambientales en la productividad de las diferentes especies animales, con especial incidencia en las aves. La salud, la productividad, el comportamiento y la producción de calor están influenciados por las condiciones ambientales, y simultáneamente influencian esas condiciones. El balance térmico de una instalación, como su propio nombre indica, es un balance entre las ganancias y las pérdidas de calor que se dan en un determinado intervalo de tiempo en dicha instalación. Este método permite estimar las necesidades de ventilación, de refrigeración o de calefacción necesarias para obtener unas determinadas condiciones en el interior de las construcciones. Un alojamiento está sujeto a las variaciones climáticas que se dan en el exterior a lo largo del día y en las distintas épocas del año, por lo que hay momentos en que se gana y otros en que se pierde calor, mediante diferentes procesos de transferencia térmica (calor sensible) y másica (calor latente). Tanto las ganancias como las pérdidas de calor modifican el contenido energético del sistema, el que se manifiesta con la alteración de la temperatura. El conocimiento de la dinámica energética es importante para identificar puntos críticos y evitarlos a través de la utilización correcta de técnicas de acondicionamiento ambiental. 20 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla La técnica del balance energético admite, por el principio de la conservación de la energía, que las ganancias de calor son iguales a las perdidas, en determinado momento (formulación estática de la ecuación del equilibrio térmico). Las transferencias de calor entre el interior y el exterior del edificio implican mecanismos complejos de intercambio, relacionados normalmente entre si, donde intervienen todas las formas de transferencia de calor. Así, los intercambios de calor sensible se dan por conducción (entre medios sólidos en contacto, por ejemplo entre los animales y el suelo, o a través de un mismo medio solido), convección (debido al movimiento del aire en contacto con los sólidos, por ejemplo el movimiento del aire en torno a los animales) y radiación (de un cuerpo hacia otro cuya temperatura es inferior, mediante ondas electromagnéticas a través del medio que los separa). La ecuación general del balance térmico de un alojamiento ganadero en situación de equilibrio, puede ser expresada de la siguiente forma: QRS + Qani + Qequ + Qilu ± Qcc ± Qven + Qcal − Qref = 0 siendo: – QRS las ganancias de calor debidas a la radiación solar – Qani las ganancias de calor sensible debidas a los animales – Qequ las ganancias de calor debidas a los equipos de la instalación (motores, bombas, etc.) – Qilu las ganancias de calor debidas a la iluminación, – Qcc los intercambios de calor por conducción y convección a través de los paramentos del edificio 21 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla – Qven los intercambios de calor debido a la ventilación – Qcal las ganancias de calor debidas a los sistemas de calentamiento – Qref las pérdidas de calor debidas a los sistemas de refrigeración. Cada término de esta ecuación de balance está definido por una fórmula matemática que permite su cuantificación para determinadas condiciones, siendo posible determinar experimentalmente todos excepto las perdidas por convección. Por otro lado, algunos de los términos de la ecuación general del balance térmico de un alojamiento ganadero son muy pequeños en relación con otros, por lo que son normalmente despreciados. Por ello, existen ecuaciones simplificadas para el balance térmico considerando las pérdidas y ganancias más importantes para el estudio en cuestión. Así, asumiendo como las más importantes las ganancias de calor liberado por los animales y las perdidas del edificio por conducción-convección y por ventilación, se puede estimar las necesidades de calefacción y de refrigeración de la siguiente forma: Qcal = Qcc + Qven -Qani , si Te < Ti Qref =Qani + Qcc + Qven , si Te > Ti Siendo Te y Ti, respectivamente, las temperaturas fuera y dentro de la construcción. 22 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla 4.2. Cálculo instalación del balance energético de la Para el cálculo del balance neto de la instalación de la explotación ganadera la Hojilla, se ha utilizado las formulas descritas en el apartado anterior. Se muestran a continuación los cálculos de cada uno de los elementos de esta fórmula: QRS: Ganancias de calor debidas a la radiación solar La intensidad de la radiación solar o irradiación solar está relacionada con la posición del Sol, que es a su vez función de la latitud, de la época del año y de la hora del día. La radiación solar se divide en radiación directa y difusa, siendo la primera la radiación que alcanza directamente la superficie terrestre sin sufrir ninguna reflexión o difusión al atravesar la atmosfera. La radiación difusa es la parte que llega a la Tierra tras la difusión sufrida al atravesar las capas de la atmosfera. En días claros la mayor parte de la radiación es directa. La incidencia de la radiación solar sobre la construcción puede traducirse en una ganancia directa de calor si los rayos del Sol penetran en el interior de la instalación a través de las aberturas, o de forma indirecta por el aumento de la temperatura que se da en paramentos y de cubierta por absorción de la radiación, cuyo calor se transmitirá hacia el interior. Como en la mayoría de las instalaciones pecuarias las aberturas son reducidas, la entrada de radiación solar es reducida, razón por la cual es normalmente considerada como nula. En el caso del efecto indirecto, este depende sobre todo del nivel de aislamiento térmico de la construcción. 23 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla En el caso concreto de la explotación de la Hojilla, dado que no existen huecos transparentes en su cerramiento las ganacias solares directas serán despreciables. Para calcular las ganancias solares indirectas, independientemente de la temperatura del aire exterior, se puede recurrir a la siguiente fórmula: QsIndirectas = U * A * (G * a * Rse) Donde: Qs = Ganancia solar total. U= Transmitancia del cerramiento. Uc = 0,42 W/m2K para cubierta (Panel sándwich con poliuretano de 6 cm) y Um = 0,61 W/m2K para fachada (Panel sándwich con poliuretano de 4 cm) G = Radiación solar total incidente sobre el elemento opaco. A = Área del componente opaco en (m2). Acubierta =1750 m2; Afachadas = 990 m2. a = Absortancia de la superficie. a= 0,4 para cubierta, a = 0,35 para fachada. Rse = Resistencia de la película exterior de aire. Rse = 0,04 m2K/W Teniendo en cuenta los valores anteriores se puede realizar una tabla con la ganancia solar para cada mes: 24 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Mes Ganancia Solar (kWh) Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Total 1173 1302 2255 2295 2961 3187 3289 3051 2330 1753 1167 972 25735 Tabla 4.1 – Energía aportada por la radiación solar Qani: Ganancias de calor sensible debidas a los animales Los animales liberan calor bajo las formas de calor sensible y calor latente, verificándose que a medida que la temperatura ambiente aumenta, disminuyen los intercambios por calor sensible y aumentan los de calor latente. La mayoría de los animales en producción son homeotérmicos, es decir, mantienen constante su temperatura corporal a través de varios mecanismos fisiológicos y de comportamiento. 25 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Figura 4.1 – Producción de calor sensible y de calor latente por parte de los animales en función de la temperatura ambiente (Pedersen y Salvik, 2006) La tabla siguiente muestra los valores del calor sensible producidos por las aves, en función de la edad y de la temperatura ambiente. Tipo Temperatura ambiente (ºC) Producción de calor sensible (W/cabeza) Gallinas ponedoras 18 10,5 Pollos de carne 24 7 Especie Animal Aves Tabla 4.2 – Valores del calor sensible producidos por las aves, en función de la edad y de la temperatura ambiente En el caso concreto de la explotación de la Hojilla, teniendo en cuenta que existen de media 30.000 aves en 6 camadas de 45 días el calor desprendido estimado será: 26 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Mes Energía aportada por los animales (kWh) Enero 11.557 Febrero 10.439 Marzo 11.557 Abril 11.185 Mayo 11.557 Junio 11.185 Julio 11.557 Agosto 11.557 Septiembre 11.185 Octubre 11.557 Noviembre 11.185 Diciembre 11.557 Total 136.079,67 Tabla 4.3 – Energía aportada por los animales Qequ y Qilu :Ganancias de calor debidas al equipamiento e iluminación En lo que se refiere al calor liberado en el funcionamiento de algunos dispositivos existentes en el interior de las instalaciones y por el sistema de iluminación, en principio se puede considerar aproximadamente igual a su potencia. De cualquier manera, estas ganancias de calor en las instalaciones pecuarias son habitualmente pequeñas comparadas con otras, por lo que se desprecian. Qcc: Intercambios de calor por conducción-convección a través de los elementos de la construcción Estas transferencias de calor por conducción-convección a través de la envolvente del edificio pueden representar ganancias o pérdidas térmicas para el sistema en un determinado momento, dependiendo de la 27 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla temperatura de los componentes que intervienen en este proceso. Así, suponiendo que la temperatura en el interior es superior a la temperatura exterior, se producirán perdidas de calor a través del material de la construcción, y ocurrirá lo contrario si la temperatura exterior fuera superior. De modo general, los materiales de construcción de las instalaciones pecuarias no poseen una elevada resistencia térmica, lo que facilita los intercambios por conducción-convección entre el interior y el exterior. Los intercambios de calor por conducción-convección que se dan a través de los distintos elementos del edificio (paredes, puertas, ventanas, suelo y cubierta), se pueden calcular de la siguiente forma: Qcc = A·U (Ti − Te ) siendo: – A: Área del elemento, m2. – U: Coeficiente global de transmision termica, W/(m2ºC). – Ti: Temperatura interior, ºC. – Te: Temperatura exterior, ºC. En el caso concreto de la explotación de la Hojilla se puede realizar una tabla contabilizando las pérdidas para cada mes: 28 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Mes Perdidas de Calor (kWh) Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Total -16137 -14324 -12253 -10878 -7371 -1681 2092 1395 -396 -6575 -11867 -15141 -93136 Tabla 4.3 – Perdidas de energía a través de cerramientos. Qven: Intercambios de calor debidos a la ventilación En las construcciones animales, la ventilación es esencial tanto en épocas de altas temperaturas (condiciones de verano), como de bajas temperaturas (condiciones de invierno). Así, se puede considerar la existencia de dos situaciones perfectamente distintas y tres objetivos principales. Durante el verano, la ventilación se destina a mantener la temperatura interior de los alojamientos en valores aceptables para los animales, siendo esta, de una forma general, ligeramente superior a la temperatura exterior. Por otro lado, durante el invierno, el calor no es un factor limitante del microclima interior, sino todo lo contrario, por lo que se intenta reducir las pérdidas y aprovechar al máximo el calor producido por los animales. En esta situación, la tasa de ventilación es mínima, de modo que se mantenga 29 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla la atmosfera interior respirable, siendo a veces necesario admitir que la temperatura alcance valores por debajo del óptimo. Para calcular los intercambios de calor debidos a la ventilación es necesario conocer el caudal de ventilación, lo que dependerá del objetivo a alcanzar (refrigerar, deshumidificar, purificar, etc.), de la especie animal alojada y de la época del año. Habitualmente, el caudal mínimo de ventilación es aquel que garantice la pureza del aire interior y puede ser calculado mediante un simple balance de masa. Algunos valores indicativos para los caudales de ventilación en épocas de verano y de invierno aparecen en la siguiente tabla. Especie Animal Condiciones de verano Condiciones de invierno Aves 6 1,4 Tabla 4.4 – Rango admisible de caudales de ventilación (m3/(h.animal)) máximo (verano) y mínimo (invierno), para diferentes especies animales. Los intercambios de calor sensible debidos a la ventilación se calculan a través de la siguiente expresión: Qven = V· ρ · Cp (Ti − Te) siendo: – V: Caudal de ventilación, m3/h. – ρ: Densidad del aire, 1,3 kg/m3. – Cp: Calor especifico del aire, 1012 J/(kg ºC). – Ti: Temperatura interior, 24 ºC. – Te: Temperatura exterior, ºC. 30 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla En el caso concreto de la explotación de la Hojilla se puede determinar una tabla para cada mes: Mes Perdidas por ventilación (kWh) Enero -18.499 Febrero -15.162 Marzo -37.121 Abril -32.127 Mayo -36.216 Junio -8.051 Julio 10.277 Agosto 6.852 Septiembre -1.894 Octubre -19.919 Noviembre -13.261 Diciembre -17.358 Total -182.479,77 Tabla 4.5 – Perdidas de energía producida por ventilación 31 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla 4.3. Resultado instalación del balance energético de la Al realizar los cálculos del balance térmico en una instalación pecuaria pueden darse tres situaciones: • Las ganancias de calor son inferiores a las pérdidas, luego la temperatura interior es inferior al valor que se quiere obtener. En este caso es necesario recurrir a la utilización de técnicas de calentamiento. • Las ganancias de calor son superiores a las perdidas, lo que significa que la temperatura es superior a la deseada, siendo necesario recurrir a técnicas de enfriamiento, como la ventilación natural o forzada, asociada o no a sistemas de enfriamiento por evaporación o a medidas de reducción de las ganancias de calor debidas a la radiación solar (como por ejemplo, aumentar el nivel de aislamiento térmico de la cubierta o el empleo de técnicas de sombreo). • El balance está equilibrado y por tanto no es necesario actuar a nivel de climatización. En el caso concreto de la explotación de la Hojilla los datos estimados anteriormente se pueden establecer en una tabla como: 32 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Mes Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Total Calor Perdidas de sensible Calor a Perdidas por Ganancia aportado por través de ventilación Solar (kWh) las aves cerramientos (kWh) (kWh) (kWh) 1.173 1.302 2.255 2.295 2.961 3.187 3.289 3.051 2.330 1.753 1.167 972 25.735,00 11.557 10.439 11.557 11.185 11.557 11.185 11.557 11.557 11.185 11.557 11.185 11.557 136.079,67 -16.137 -14.324 -12.253 -10.878 -7.371 -1.681 2.092 1.395 -396 -6.575 -11.867 -15.141 -93.135,83 Total -18.499 -21.906 -15.162 -17.745 -37.121 -35.561 -32.127 -29.525 -36.216 -29.069 -8.051 4.639 10.277 27.216 6.852 22.855 -1.894 11.225 -19.919 -13.183 -13.261 -12.776 -17.358 -19.969 -182.479,77 -113.800,94 Como se puede observar las necesidades de calefacción se estiman en 179.735 kWh y las necesidades de refrigeración en 65.934,15 siendo estos valores superiores a los consumidos en realidad en la explotación. 33 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla 5. ANÁLISIS DE SUMINISTROS Y CONSUMOS ENERGÉTICOS 5.1. Situación energética Durante el año 2011, la explotación Ganadera La Hojilla disponía de un total de un contrato de suministro eléctrico. A continuación se muestran los datos de dicho suministro. Suministro (CUPS) Cía. Periodo de Eléctrica facturación ES0021000017249112WY Iberdrola 28-411/30-1211 Potencia contratada (P - LL - V) (kW) En. Activa En. Reactiva (kWh/año) (kVArh/año) 24,25;24,25;24,25 40.836,52 34.863,48 Coste (€) 8.806,94 El consumo energético y su coste anual de la explotación ganadera se muestra en la siguiente tabla a modo de resumen de la facturación eléctrica durante el periodo facilitado. Mes Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Punta (kWh) Llano (kwh) Valle (kwh) Total (kwh) Coste Total (€) (incluye perdidas trafo.) 313 353 962 931 962 969 1293 485 1349 185 385 301 621 823 1812 1753 1812 1809 2315 1150 2396 583 890 593 702 1047 1582 1531 1582 1571 1936 1166 1989 894 1127 666 1636 2223 4356 4216 4356 4349 5544 2801 5734 1662 2403 1559 420,99 500,19 918,10 894,57 917,26 915,65 1.126,53 605,90 1.161,48 411,05 525,51 409,70 34 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla De modo gráfico, las siguientes figuras representan los consumos energéticos (kWh) junto a los costes1 asociados (euros) de cada suministro, para una estimación a lo largo del año 2012 basada en las facturas de referencia: Consumo de kWh PUNTA 6.000 5.000 VALLE 4.000 LLANO 3.000 2.000 TOTAL ACTIVA 1.000 Diciembre Noviembre Octubre Septiembre Agosto Julio Junio Mayo Abril Marzo Febrero Enero 0 MES Figura 5.1 – Estimación consumo energético mensual de la explotación ganadera 1 Para determinar los costes se ha utilizado las tarifas de acceso vigentes para el término de potencia y el precio contratado con la cía. eléctrica para los términos de energía. 35 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Coste en € (Impuestos incluidos) 400,0 350,0 300,0 PUNTA 250,0 200,0 VALLE 150,0 LLANO 100,0 50,0 Diciembre Octubre Noviembre MES Septiembre Agosto Julio Junio Mayo Abril Marzo Febrero Enero 0,0 Figura 5.2 – Estimación coste energético mensual de la explotación ganadera Energía frente a Costes 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0 Diciembre Noviembre Octubre Agosto Septiembre MES Julio Junio Mayo Abril Marzo Febrero Enero ENERG ÍA COSTE Figura 5.3 – Energía consumida frente a coste energético de la explotación ganadera 36 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Un estudio más detallado de los consumos y costes energéticos puede arrojar datos sobre el grado de eficacia en la utilización de la instalación y así detectar posibles mejoras. Para ello se analiza el actual modelo de demanda de energía eléctrica. Dicho modelo de demanda eléctrica es el resultado de la estimación de los regímenes de funcionamiento, potencia eléctrica demandada y horarios de uso de los siguientes sistemas: – Equipos de climatización. – Equipos de ventilación. – Equipos de iluminación. – Sistema de Alimentación. – Bajo el título “Otros” se agrupa la maquinaria y herramientas eléctricas de uso puntual y otros receptores de baja potencia. Por tanto el reparto de consumos queda tal y como se muestra en la siguiente figura: 37 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Reparto de consumos eléctricos Climatización 4,8% Iluminación Ventilación Otros Alimentación 12,9% 40,0% 17,3% 25,0% Figura 5.4 – Desglose de consumos eléctricos por sistemas En la explotación ganadera de la Hojilla se utiliza además de electricidad gas propano para el sistema de calefacción. El consumo total de gas ascendió en 2011 a 85.801 kWh con un precio medio de compra de 0,1089 €/kWh. Figura 5.5 –Reparto mensual de consumo de combustible 2011 38 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla 5.1.1. Resumen de consumos energéticos. A continuación se muestra el reparto global de costes y consumos energéticos por tipo de energía. Distribución Consumos Energéticos Eléctricos Propano 32% 68% Figura 5.7 –Distribución de consumos energéticos por tipo de suministro Distribución Costes Energéticos 51% 49% Eléctricos (€) Térmicos (€) Figura 5.8 – Distribución de costes energéticos por tipo de energía. 39 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla En la siguiente tabla se muestra un resumen conjunto de los consumos energéticos: Factura Electricidad Factura Combustible Consumo Electricidad Consumo Combustible Consumo Energía Final 8.806,94 9.340,88 40.837 85.801 126.638 € € kWh kWh kWh Desglose por Superficie de Instalación 3,91 4,15 18,15 38,13 56,28 (€/m2) (€/m2) (kWh/m2) (kWh/m2) (kWh/m2) Desglose por Ave 0,05 0,05 0,23 0,48 0,71 (€/ave) (€/ave) (kWh/ave) (kWh/ave) (kWh/ave) Tabla 5.1 –Resumen de consumos y costes energéticos 5.1.2. Impacto ambiental asociado al consumo de energía. La producción de energía, su transformación, transporte, distribución y su empleo como energía final causan, al igual que otras actividades humanas determinados riesgos para el medio ambiente. Los sistemas 40 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla naturales resultan insuficientes para hacer frente a dichos riesgos a partir de cierto nivel por lo requiere un plan de actuación para anularlos o al menos minimizarlos. Actualmente, los combustibles usados principalmente para la generación de energía son los derivados del petróleo, fuel-oil y gasóleo y el carbón. Los principales agentes contaminantes derivados de su combustión son los óxidos de azufre y nitrógeno, monóxido de azufre y dióxido de carbono, hidrocarburos, gases trazas, amoniaco y partículas. Los principales compuestos del azufre existentes en la atmósfera son el SO2, SO3, H2S, H2SO4 y las sales de SO42-. Estos compuestos junto con los óxidos de nitrógeno son los causantes de la denominada lluvia ácida. En la atmósfera existen también compuestos de nitrógeno, fundamentalmente N2O, NO, NH3 y las sales de NO2-, NO3- y NH4+ Entre los compuestos del carbono, existen dos óxidos de gran interés en los estudios de contaminación: CO2 y CO. El anhídrido carbónico es el causante del efecto invernadero, cuya consecuencia es el aumento de la temperatura del planeta. Además de dichos óxidos, existen otros compuestos del carbono que juegan papeles importantes en la contaminación atmosférica, bien sea por su participación en la formación del smog fotoquímico, o a causa de su alta reacción fisiológica con el cuerpo humano. Bajo la denominación de partículas se engloban todos aquellos constituyentes, a excepción del agua pura, presentes en la atmósfera en estado sólido o líquido bajo condiciones normales, con un tamaño superior al de moléculas simples e inferior a 100 micras. El límite superior viene 41 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla determinado por el hecho de que las partículas grandes sedimentan rápidamente, permaneciendo muy poco tiempo en la atmósfera. Combustibles como el gas natural se consideran limpios fundamentalmente por estar exento en u composición de azufre, por lo que no es posible formar los temidos óxidos que ocasionan la lluvia ácida. Esto hace que este combustible sea recomendable en los casos en que su acceso lo haga posible. Para calcular las cargas contaminantes de las emisiones atmosféricas se utilizarán los siguientes factores, expresados en kg/tep de combustible empleado: NO2 SO2 CO CH4 Part CO2 Electricidad 15 28 0,4 0,15 180 4.050 Fuel oil 9 19,4 0,26 0,3 2,7 3.238 Propano 3 0 0,01 1 0,3 2.700 Gasóleo 75,2 3,9 16,05 2,11 0,9 3.420 3 0 0,001 1 0,3 2.100 Gas natural Figura 5.2 –Factores para el cálculo de cargas contaminantes 2. Para el cálculo de la emisión debido al consumo eléctrico, se considera el consumo de Energía Primaria supuesto un rendimiento global 2 Fuente de factores de emisión de Co2: IDAE año 2009. Resto de factores de emisión: Perkins, H.C.:Air Pollution, Mc GrawHill, 1.974, Handbook of environmental control, Vol. I, Air Pollution. 42 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla del 35%, (que incluye la generación en una Central Térmica, el transporte y la distribución). Con estas consideraciones, y con los consumos de combustible y de electricidad en la situación actual de referencia, la emisión de contaminantes será la siguiente: Electricidad Consumo (tep) Fuel oil Propano 3,52 Gasóleo Gas natural Total 7,40 Emisión de contaminantes (kg) NO2 0 22,19 22 SO2 0 0,00 0 CO 0 0,07 22 CH4 0 7,40 7 Part 0 2,22 2 CO2 14.292,78 19969,37 34.262 Figura 5.3 –Emisiones de contaminantes. Entonces, la Emisión Global es de 34,26 toneladas de CO2 al año. Ratios de Emisiones Por superficie nave Por Cabeza de animal 15,23 0,19 KgCO2/m2 KgCO2/Cabeza Figura 5.4 –Ratios de emisiones. 43 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla 5.2. Diagnóstico energético de la explotación y sus instalaciones 5.2.1. Análisis de la situación y calidad del suministro eléctrico Se analiza en el siguiente apartado los resultados del análisis de redes realizado para el suministro eléctrico de las instalaciones de la explotación ganadera la Hojilla. En concreto para el suministro se han realizado lecturas de los principales parámetros eléctricos mediante el analizador de redes AR-5 de la marca Circutor. Las lecturas se realizaron en el cuadro general de medición de la instalación eléctrica que suministra a la explotación ganadera y en el cuadro general de protección de la parte de baja tensión del centro de transformación. Mediante el dispositivo, para las tres fases, se recogen mediciones de valores cada 15 minutos, durante el periodo del 19/7/2012 a 26/7/2012 para el suministro. Los valores obtenidos se representan a continuación: 44 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Gráfica 5.9 - Tensión fase-neutro. Gráfica 5.10 - Frecuencia de Red. 45 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Gráfica 5.11 - Corrientes por fase. Gráfica 5.12 - Potencia Activa. 46 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Gráfica 5.13 - Potencia Inductiva. Gráfica 5.14 – Factor de Potencia 47 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Gráfica 5.15 – Energía Consumida A partir de la observación de las anteriores gráficas y los valores medidos se pueden establecer las siguientes conclusiones sobre el suministro de la instalación ganadera la Hojilla: Los valores de tensión de fase presentan valores ligeramente elevados a los nominales. El valor máximo (241 V) esta dentro de los límites impuestos por normativa (+-7% Vn). Se observa una fuerte caida de tensión en la línea el sabado 21-7-12 a las 21:00 h (198 V), que afecta al equipo de medida, impidiendo la medición de corriente y resto de magnitudes a partir de ese momento. Las sobretensiones y caidas de tensión son frecuentes en suministros rurales conectados a líneas aéreas, no obstante son causantes del deterioro de equipos eléctricos y electrónicos. Para salvaguardar estos equipos y especialmente los balastos electrónicos de las 48 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla luminarias, se recomienda valorar con un instalador electricista la instalación de varistores para protección contra sobretensiones. La frecuencia de red se encuentran dentro de los niveles aceptados en la normativa vigente, salvo durante el momento en el que se produce la caida de tensión que asciende a 58 Hz. La potencia demandada tiene un valor máximo de 21,66 kW el el sabado 21-7-12 a las 19:00 h. La mínima potencia registrada 9,44 kW corresponde al viernes 20-7-12 a las 7:45 h. Como se observa existe un fuerte consumo nocturno debido a la iluminación (2,2 kW) y las necesidades de ventilación de los animales. Durante el día se observan los valores más altos de consumo debido al funcionamiento del sistema de climatización. Se puede observar un fuerte desequilibrio entre fases. Estando una de ellas muy sobrecargada respecto a las otras dos con una potencia de carga superior al doble del resto. Dado las potencias y horarios implicados, puede ser debido a estar conectadas a esa fase las bombas de circulación de agua sobre la pantalla evaporativa del sistema de climatización. Se recomienda repartir las bombas existentes equitativamente entre las fases, esto reducirá el consumo energética al impedir corrientes de circulación a través del conductor neutro. La potencia inductiva consumida por la instalación es importante, presentando la instalación factores de potencia inferiores a 0,81, con un mínimo de 0,69. La reparación de la batería de condensadores o instalación de una nueva de 14 KVAr, supondrá un fuerte ahorro en la factura eléctrica. 49 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla 5.2.2. Diagnóstico de las instalaciones de iluminación Los consumos producidos por los equipos de iluminación se estiman en 10.563 kWh, un 25% del total de consumo eléctrico. La instalación se encuentra dentro de los requisitos exigidos en este tipo de explotaciones considerandose técnicamente adecuada, posibles mejoras como automatizar la regulación según sensores de medida del nivel de iluminación, no se considera que aporten reducciones de consumo debido a la falta de aporte de luz natural de la nave y la inversión presentará plazos de retorno elevados. Si se considera que puediera ser conveniente la sustitución de las lámparas existentes: fluorescentes TLD de 36 W, por fluorescentes tipo ECO de 32 W, con el mismo aporte luminoso y un 11% menos de consumo. 5.2.3. Diagnóstico de las instalaciones de refrigeración Se estima que las instalaciones de refrigeración de la explotación ganadera de la Hojilla son las responsables de un 40 % del consumo total, alcanzandose los 16.934 kWh. Se realizan las siguientes observaciones: 50 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla El sistema de paneles evaporativos se encuentran ubicados con orientación Sureste sin presentar ningún tipo de elemento de sombreado. De esta forma el aire que se introduce debe evaporar agua para reducir su entalpía sensible y además contrarrestar la ganancia de calor originada por la fuerte irradiación solar sobre la zona de paneles. De esta manera aumenta el consumo de agua por evaporación necesitándose un mayor consumo en bombeo y funcionamiento de la extracción forzada de aire. 5.2.4. Diagnóstico de las instalaciones de calefacción El consumo originado por la instalación de calefacción conlleva un 68 % del consumo total de la instalación, representando el 100 % del consumo de combustible. Se realizan las siguientes observaciones: La instalación está compuesta por generadores de aire caliente alimentados por propano, dado el elevado coste de este combustible se debe considerar el cambio a otros combustibles con mejor precio. 5.2.5. Diagnóstico de las instalaciones de ventilación Los consumos producidos por los equipos de ventilación de la instalación representan un 17,3 % del total con un consumo estimado en 7.305 kWh. La regulación de la instalación es lineal en función de la edad de los animales. Se realizan las siguientes observaciones: Dado las potencias y caudales de extracción de los equipos y teniendo en cuenta las necesidades de ventilación para aves de 51 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla engorde recomendadas por el IDAE, el consumo para ventilación debería rondar los 2.690 kWh/año. 5.2.6. Diagnóstico de otras instalaciones y equipos. Bajo el título “Otros” se agrupa los sistemas de alimentación, maquinaria y herramientas eléctricas de uso puntual y otros receptores de baja potencia. A dichos equipos se les estima un consumo del 17,7% del total. No se han detectado incidencias 52 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla 6. MEDIDAS DE AHORRO En las explotaciones ganaderas se puede mejorar la eficiencia energética y ahorrar energía actuando esencialmente en cuatro niveles: el aislamiento y la estanqueidad de las construcciones, los equipos de calefacción, los sistemas de refrigeración y ventilación y, finalmente, los dispositivos de iluminación. En todos los casos el objetivo es obtener unas condiciones ambientales adecuadas para el desarrollo, la productividad, la sanidad y el bienestar de los animales, con el menor consumo posible de energía. 6.1. Elementos constructivos y aislamientos En este capítulo se determina el comportamiento energético de las construcciones que constituyen la explotación ganadera, con el objetivo de garantizar que a través de sus envolventes se pierde una cantidad de energía valorada como aceptable para este tipo de instalaciones. La demanda energética de los edificios destinados a viviendas se encuentra limitada normativamente por el Código Técnico de la Edificación (exigencia básica HE1 de Ahorro de Energía). Sin embargo, del cumplimiento de esta exigencia están explícitamente eximidas instalaciones industriales, talleres y edificios agrícolas no residenciales, por lo que esta norma no es aplicable para las construcciones ganaderas que son objeto de este estudio. Los intercambios de calor por conducción-convección a través de los paramentos de la construcción dependen de las características térmicas de los materiales constituyentes y de las condiciones ambientales del interior y exterior de la misma. De hecho, dependiendo de las condiciones 53 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla climáticas en la localización de la explotación, el nivel de aislamiento de la construcción será más o menos importante. Hay que dejar constancia de que un buen aislamiento reducirá las pérdidas de calor en invierno y las ganancias en verano, lo que se traducirá en un ahorro de energía para la correcta climatización. El coeficiente global de transmisión térmica (U) es un buen indicador del nivel de aislamiento de una edificación, y por ello se emplea muy frecuentemente como criterio para evaluar su comportamiento energético. En la tabla siguiente se incluyen los valores de U correspondientes a la clasificación del comportamiento energético de las edificaciones ganaderas, en función de las características climatológicas de su localización. Nivel de aislamiento recomendado Condiciones climáticas Bueno Medio Mínimo Coeficiente de transmisión térmica (W/m2.ºC) Muy caliente o muy frio 0,34 a 0,45 0,45 a 0,67 0,67 a 1,11 Moderadamente caliente o frio 0,45 a 0,67 0,67 a 1,11 1,11 a 1,43 Templado 0,67 a 1,11 1,11 a 1,43 1,43 a 2,00 Tabla 6.1 - Nivel de aislamiento recomendado y valores del coeficiente global de transmisión térmica de las edificaciones (W/(m2ºC)), en función de las condiciones climáticas en la localización de la nave ganadera. (Fuente IDAE) Las medidas de ahorro energético que se suelen implementar cuando son analizados los aspectos constructivos de las explotaciones son las siguientes: 1. Aumento del nivel de aislamiento de las paredes. 2. Aislamiento de puertas y cubierta. 54 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla 3. Sellado de puertas y ventanas para evitar infiltraciones. 4. Protecciones de sombreo para evitar el sobrecalentamiento debido a la incidencia de la radiación solar durante los meses de verano. Un aspecto de gran importancia es el aislamiento de las cubiertas, ya que gran parte de los intercambios de calor ocurren a través de la misma. Es relevante indicar que el aislamiento debe extenderse también a todos los restantes elementos constructivos en contacto con el ambiente exterior, esto es, paredes, puertas, ventanas y suelo, como medida de reducción de las pérdidas de calor y por ello de ahorro de energía. En el caso concreto de la explotación de la Hojilla, el nivel de aislamiento esta dentro del rango medio, no obstante se detectan algunas deficiencias en zonas de unión entre paneles de aislamiento y en la unión entre el paramento y la cubierta, como se aprecian en las imágenes termográficas realizadas Tabla 6.2 – Imágenes termográficas de cubierta y encuentro entre cubierta y paramentos. 55 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla La proyección de una capa de poliuretano en el encuentro entre fachada y cubierta, puede ser beneficioso sin necesidad de afrontar la elevada inversión de una proyección sobre toda la superficie. 6.2. Equipos de calefacción y distribución de calor Para el manejo del sistema de calefacción con el objetivo de la mejora de la eficiencia energética son importantes las siguientes consideraciones: • Disponer medios de regulación/control automática de la calefacción mediante el uso de sensores, de forma que se respeten las consignas de temperatura y se eviten los consumos innecesarios de energía. En este sentido, el empleo de sistemas informáticos de control contribuye muy eficazmente a la obtención de las condiciones ambientales deseadas y a una gestión más eficiente de la energía, lo que posibilita la reducción del consumo y de la factura energética. • Ventilar las naves con el caudal mínimo necesario para el correcto control de los gases, de modo que se reduzca al mínimo el volumen de aire frio introducido en el interior de los alojamientos. • Seleccionar sistemas de calefacción localizados ya que son más eficientes. • Zonificar la nave y regular térmicamente de forma independiente cada zona. • Realizar una correcta manutención y limpieza de los equipos. 56 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla • Aislar térmicamente los tubos/conductos de distribución del aire o agua caliente, con el objetivo de evitar pérdidas de calor en el trayecto. En el caso concreto de la explotación de la Hojilla el combustible empleado (propano) conlleva un coste elevado. En el apartado de biomasa se incluye una valoración sobre la sustitución del sistema actual por una caldera de biomasa. 6.3. Equipos de refrigeración Para que los sistemas de refrigeración sean eficientes hay que tener en cuenta algunas precauciones: • La programación del sistema de control y de regulación automático debe garantizar el correcto funcionamiento de los sistemas. Conviene recordar que los sensores deben estar localizados en la zona de los animales. • En los sistemas de refrigeración evaporativa por paneles hay que garantizar que la entrada del aire se hace a través de los paneles y no por huecos o aberturas que puedan existir, ya que en este caso se permitiría la entrada de aire caliente, con lo que aumentarían las necesidades de energía para enfriamiento. En el caso concreto de la explotación de la Hojilla: • Se propone la instalación de un voladizo de al menos 1,5 m. que proyecte sombra sobre los paneles evaporativos, con el fin de reducir el consumo de agua y volumen de aire de extracción. Ademas las 57 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla reducción de la luz solar directa sobre el panel disminuirá el crecimiento de algas en el mismo, mejorando las condiciones de mantenimiento. 6.4. Equipos de ventilación En el manejo del sistema de ventilación es importante no olvidar que en producción animal debe existir una tasa de ventilación mínima que garantice la calidad del aire interior. En invierno, hay que evitar las pérdidas de calor por una actuación innecesaria de la ventilación, pero también hay que realizar la renovación de aire necesaria de forma que se garantice que el aire está libre de contaminantes, como gases y polvo, lo que implica un control conjunto efectivo entre la ventilación y la calefacción. En verano, si la temperatura exterior es mayor que la deseada en el interior, la ventilación contribuirá a aumentar el nivel térmico de la nave. En estos casos, el caudal de ventilación será el mínimo exigido por el mantenimiento de la calidad del aire interior, consiguiéndose un balance energético positivo del ambiente interior en base al empleo de algún sistema de refrigeración activa. En la actualidad hay disponibles en el mercado múltiples sistemas, más o menos complejos y caros. Los sistemas más sencillos pero también más empleados están basados en termostatos que controlan la operación de los motores del sistema de ventilación en función de la medida de la temperatura interior de la edificación. Estos termostatos pueden enviar acciones de control únicamente de apertura/cierre (ventilación natural) o arranque/paro (ventilación forzada) o de tipo regulado, en donde el grado de apertura de las ventanas (ventilación natural) o la velocidad de giro de 58 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla los ventiladores (ventilación forzada) depende linealmente (estrategia de control proporcional) de la diferencia entre la temperatura medida en el interior y la temperatura de consigna que se desea tener. Por otro lado, en ventilación natural se emplean los sistemas llamado antiasfixia, en donde las ventanas toman la posición de abiertas ante un fallo del suministro eléctrico en la instalación. Las necesidades de ventilación de los pollos deben estar entre estos límites: Peso (g) Caudal mínimo Caudal máximo Pollo 7 días 160 0,5 2,0 Pollo 14 días 380 0,6 2,0 Pollo 21 días 700 0,7 3,0 Pollo 28 días 1.070 0,9 4,0 Pollo 35 días 1.500 1,0 5,0 Pollo 42 días 1.920 1,5 6,0 Pollo 49 días 2.350 1,5 6,0 Tabla 6.2 - Necesidades de ventilación de los pollos (m3/h·kg de carne) Para que los sistemas de ventilación sean eficientes hay que tener en cuenta algunas precauciones: • El cálculo de los caudales de ventilación y de las necesidades de refrigeración debe resultar de un estudio detallado y estar basado en las condiciones climáticas de la zona y de la especie animal, además de en las características constructivas y de los equipos de climatización disponibles. 59 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla • El diseño de las instalaciones debe ser adecuado a los cálculos anteriores, de manera que no se encuentren ni sobredimensionados, lo que significaría subdimensionados, un lo consumo que innecesario significaría que de energía, ni las condiciones ambientales deseadas nos serian alcanzadas. • La programación del sistema de control y de regulación automático debe garantizar el correcto funcionamiento de los sistemas. Conviene recordar que los sensores deben estar localizados en la zona de los animales. • La manutención y limpieza de todos los componentes de los sistemas. • Siempre que con la ventilación natural se puedan obtener las condiciones ambientales adecuadas, será preferible, por no necesitar de energía para funcionar. En el caso concreto de la explotación de la Hojilla las mediciones realizadas de las condiciones del aire ambiente, ofrecieron los siguientes resultados: - Temperatura: 25,5ºC - Humedad relativa: 54,1% - [CO2]: 602 ppm Por lo que se consideran adecuadas. No obstante el consumo estimado en ventilación es superior al que debería producirse siguiendo las recomendaciones sobre necesidades de ventilación en aves de engorde. Una de las causas 60 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla puede estar en un exceso de ventilación ya que como se puede comprobar la concentración de CO2 de 602 ppm es muy inferior a las aptas para pollos de engorde (2000 ppm), por lo que habría margen para disminuir la ventilación aportada, reduciéndose las perdidas energéticas. Una de las formas de controlar las condiciones adecuadas es mediante la instalación de sondas de CO2, cuya señal es recogida por el scada que arrancará o parará los extractores en consecuencia estableciendo un control en lazo cerrado. A continuación en una tabla se valora la actuación para la instalación de un sistema de control con 15 sondas de medición de CO2, canalizaciones, cableado y programación de los equipos: figura 6.3 – Sondas de CO2 Actual Propuesta Consumo E. Eléctrica (kWh) 7.305,8 2.690 Consumo Combustible (kWh) 85.801 74.439 - 15.978 Ahorro energía (kWh) Ahorro económico (€) Coste Inversión (€) 2.034,51 - 6.949,95 Reducción emisiones (kg CO2) 3.746 P.R.S (años) 3,42 Tabla 6.6 – Valoración de la regulación de ventilación por sondas de calidad de aire ambiente 61 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla 6.5. Equipos de iluminación Un adecuado nivel de iluminación es imprescindible para el desarrollo de cualquier actividad por parte del hombre, en este caso las correspondientes a la producción comercial en las explotaciones ganaderas. El objetivo principal del sistema de iluminación es, por tanto, proporcionar un alumbrado eficiente energéticamente y con una calidad tal que asegure el mantenimiento de la productividad y la seguridad de los trabajadores. Habitualmente, las explotaciones ganaderas no necesitan elevados niveles de iluminación, por lo que no se requieren altas potencias eléctricas instaladas para alimentar la instalación de alumbrado. Lo recomendable en este caso es la utilización de lámparas de alta eficiencia energética y bajo consumo. Además, el sistema de iluminación, como cualquier otro equipamiento, deberá estar correctamente diseñado y sometido a las revisiones periódicas y limpieza correspondientes, con objeto de aumentar su rendimiento. El elemento fundamental de las instalaciones de iluminación que determina el comportamiento energético de las mismas son las lámparas, valorándose su eficiencia en términos de rendimiento luminoso (flujo luminoso emitido por unidad de potencia eléctrica absorbida). Atendiendo a este parámetro, las lámparas más eficientes son las de descarga en gases frente a las incandescentes, destacando en concreto las lámparas fluorescentes (normales o compactas), las de vapor de sodio (a alta y baja presión) y las de halogenuros metálicos. 62 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Otras características importantes de las lámparas de descarga en gases son su potencia eléctrica, flujo luminoso (energía luminosa emitida por unidad de tiempo) e índice de rendimiento en color (capacidad de reproducir correctamente los colores de los objetos iluminados, tomando como base 100 la de la reproducción perfecta). Todas las lámparas industriales de descarga en gases metálicos necesitan de un equipamiento auxiliar para su correcta operación. Este equipamiento puede ser: • Reactancia o balasto. Existen dos tecnologías distintas, la electromagnética y la electrónica. La primera de ellas supone un consumo adicional de la lámpara de un 25% de su potencia nominal. Los balastos electrónicos eliminan este consumo adicional y añaden una serie de ventajas, como que incluyen arrancador y condensador integrados, de forma que solo hay que instalar un equipo. Son más caros que los electromagnéticos pero se amortizan rápidamente por el menor consumo y la mayor duración de las lámparas. • Arrancador. En algunas lámparas es necesario un elemento que permita elevar la tensión inicial en el momento del encendido por encima de un umbral, a partir del cual la lámpara es capaz de mantenerse en funcionamiento por sí misma. • Condensador. Utilizado para la corrección del factor de potencia, ya que en lámparas fluorescentes y de descarga, debido a la reactancia, es muy bajo. Por otro lado, la operación eficiente desde el punto de vista energético de una instalación de iluminación viene dada por la adecuada 63 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla gestión del modo de funcionamiento, del nivel de iluminación y del tiempo de encendido de las lámparas, factores que dependen del sistema de control y gestión que se emplee. Los sistemas más utilizados son los siguientes: • Programadores horarios. Son interruptores horarios que se utilizan para controlar grupos de lámparas en locales cuya ocupación siga un patrón temporal muy definido (diario, semanal, etc.). • Detectores de presencia. Se activa por presencia y se mantiene por presencia o sonidos. Su utilización resulta interesante en locales de ocupación esporádica, como almacenes, vestuarios, pasillos, etc. • Reguladores de luz. Permiten variar el flujo luminoso de las fuentes de luz en una instalación de alumbrado. Su principal objetivo es reducir el nivel de iluminación a determinadas horas y obtener un importante ahorro energético. La aplicación más importante de este tipo de elementos es en locales con cierto grado de iluminación natural. De este modo se aprovecha de forma óptima el aporte de luz natural y se obtiene un considerable ahorro de energía. En el caso concreto de la explotación de la Hojilla se propone la sustitución de los fluorescentes actuales de 36 W por fluorescentes tipo ECO de 32 W. A continuación se estima el ahorro producido: Actual Propuesta fluorescente fluorescente Nº lámparas por luminaria 1 1 Potencia lámpara (W) 36 32 Tipología de lámpara 64 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Nº de luminarias 58 58 Coste Inversión (€) - 480 Ahorro energético (kWh/año) - 1.174 Ahorro económico anual - 199,52 Reducción emisiones (kg CO2) 317 P.R.S (años) 2,40 Tabla 6.7 – Valoración de la sustitución de fluorescentes. 6.6. Medidas de ahorro en la contratación de tarifas 6.6.1. Introducción En el presente apartado, se estudian las medidas oportunas para mejorar la contratación actual de la factura eléctrica. Para el análisis de la facturación eléctrica se han tomado como base los consumos y parámetros de contratación de las facturas facilitadas correspondientes a las fechas del 28-4-11 al 30-12-11, estimándose el resto de meses. En general, los ahorros económicos que se pueden derivar de la corrección de la facturación eléctrica, son los relativos a los siguientes parámetros: a) El tipo de tarifa Las tarifas para baja tensión son: 65 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla • Tarifa de Último Recurso: disponibles para suministros con menos de 10 kW de potencia contratada. Los precios de esta tarifa están regulados. • Tarifa contratada con una comercializadora de mercado libre. Los precios de esta tarifa son negociados. Las tarifas para alta tensión son: • Tarifa 3.1A: para suministros con tensión superior a 1 kV y potencias contratadas inferiores a 450 kW. • Tarifa 6 periodos: para suministros para suministros con tensión superior a 1 kV con potencias contratadas inferiores a 450 kW. b) La discriminación horaria empleada El Real Decreto 1164/2001 define las tarifas de acceso a las redes de transporte y distribución de energía eléctrica estableciendo los periodos horarios aplicables a las distintas tarifas. Así, para el caso de las tarifas de B.T. con potencias contratadas inferiores a 15 kW, se puede optar por la opción de doble discriminación horaria, que supone diferenciar el consumo en dos periodos: las horas punta (10 al día) y horas valle (14 al día), con un precio menor en las horas valle. En el caso de suministros con más de 15 kW de potencia contratada resulta de aplicación un complemento por discriminación horaria que diferencia tres períodos tarifarios al día. La duración de cada período será la que se detalla a continuación: 66 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Invierno Verano Punta Valle Punta Valle 12 – 22 0 – 12, 22 – 24 13 – 23 0 – 13, 23 – 24 Tabla 6.3 - Horarios para modalidad de 2 periodos. Invierno Verano Punta Llano Valle Punta Llano Valle 18 – 22 8 – 18, 22 – 24 0–8 11 – 15 8 – 11, 15 – 24 0–8 Tabla 6.4 - Horarios para modalidad de 3 periodos. El cambio del horario de invierno a verano o viceversa coincide con la fecha oficial del cambio de hora. c) El modo de contratación de la potencia y la potencia contratada La potencia demandada queda registrada mensualmente en un dispositivo denominado maxímetro, o bien es limitada a la potencia contratada por un interruptor de control de potencia (ICP). En el caso de disponer de maxímetro, para evitar recargos en la facturación, la potencia contratada debe ajustarse al valor real demandado por el edificio. d) La corrección del factor de potencia cuando sea necesario. Los excesos en el consumo de energía reactiva por parte de una instalación, serán penalizados económicamente por la Cía. Eléctrica. Término de facturación de energía reactiva: Para cos φ entre 0,95 y 0,80: 0,041554 €/kVArh. 67 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Para cos φ <0,80: 0,062332 €/kVArh. 6.6.2. Optimización A continuación se detallan las optimizaciones realizadas para el suministro analizado, corresponde a los consumos realizados en la explotación ganadera la Hojilla, las condiciones se resumen en: Periodo de referencia: facturación de Compañía suministradora: 28-4-11/30-12-11 Iberdrola CUPS: ES0021000017249112WY Tarifa: 3.1A Potencia contratada (kW): 24,25;24,25;24,25 Tipo DH: 3 Consumo de (kWh/año): Consumo de (kVArh/año) Energía Energía Activa Reactiva 40.836,52 34.863,48 Tabla 6.5 - Condiciones actuales del suministro. Una vez que se ha llevado a cabo el análisis de la facturación eléctrica, se puede comprobar que el suministro presenta una tarifa de alta tensión con medida en baja tensión y dado que el transformador es propiedad del abonado, según el R. D. 1164/2001, del 26 de octubre, se faculta a la compañía eléctrica a facturar un recargo por pérdidas en el transformador de un 4% de la energía y potencia consumida además de un incremento de 0,01 kWh por 0,01 kWh por cada kVA de potencia nominal del transformador, durante cada hora del mes. El sobrecoste por el recargo 68 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla para la explotación “La Hojilla C.B.” asciende a 1.257,23 €. Este problema es de difícil solución ya que el transformador se encuentra ubicado sobre poste a la intemperie. Dentro de las posibles soluciones estarían: - Instalación de un centro de transformación tipo caseta con celda de línea, de medida y de protección con ruptofusibles. Dado su elevada inversión, con plazos de retorno superiores a 20 años se considera inviable. - Cesión del transformador a la Cía. Para ello la instalación debe cumplir además del RAT, la normativa particular de Iberdrola. En caso de que no exista más que un abonado interesado en la conexión a ese suministro, es muy probable que la cía. desestime la oferta de cesión. - Reducción de la potencia del Trafo. de 100 kVA a 50 kVA. Con esto se reduciría el recargo aplicado en 4.380 kWh y 748,8 €. Se aconseja valorar con un instalador electricista la posibilidad del cambio de trafo. Esta medida, obviamente reduciría la potencia de la que el abonado podría disponer en un futuro. a) Tarifa: El coste del término de energía a fecha de 30/12/2011 es de: • Período 1: 13,14153 c€/kWh • Período 2: 11,5521 c€/kWh • Período 3: 7,7553 c€/kWh Los precios del contrato se consideran adecuados y no se han encontrado ofertas más atractivas, no obstante se recomienda que los 69 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla responsables de la explotación soliciten ofertas siempre que el contrato firmado con la cía. Comercializadora esté próximo a extinguirse. b) Discriminación horaria: Dado que la explotación presenta potencias inferiores a 450 kW y conexión en alta tensión no es posible el cambio de los periodos de facturación c) Optimización de potencia: La potencia contratada es ligeramente superior a la necesaria, existiendo por tanto un exceso en la facturación. Tomando como base los valores registrados en cada período de facturación, y con objeto de minimizar la facturación del término de potencia se concluye que el valor óptimo de potencia a contratar para el suministro debe ser de 20 kW para el periodo 1 o punta, 21 kW para los periodo 2 y 3 (llano y valle). En estas condiciones el ahorro obtenido en el término de potencia constituye un ahorro de 48,78 €, un 4,44% con respecto al coste de la potencia en la situación actual. Actual Potencia (kW) Optimizada P1: 24,25 P1: 20 P2: 24,25 P2: 21 P3: 24,25 P3: 21 1.099,52 € 1.050,74 € Coste Potencia (€/año) Tabla 5.1.1.5 - Optimización de la potencia contratada. 70 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla d) Optimización de la energía reactiva demandada La energía reactiva está asociada a los campos magnéticos internos de motores, transformadores (receptores) y otros elementos. Estos absorben energía de la red durante la creación de los campos magnéticos necesarios para su funcionamiento, entregándola durante la destrucción de los mismos. Existen algunos efectos negativos que se derivan del consumo de este tipo de energía: • Costes económicos para el consumidor. • Caídas de tensión. • Pérdida de potencia. • Sobrecargas en las redes de distribución. Para evitar estos efectos perjudiciales la normativa vigente establece el término de facturación de energía reactiva. El término de facturación por energía reactiva será de aplicación a cualquier tarifa, para lo cual se deberá disponer del contador de energía reactiva permanentemente instalado, excepto en el caso de la tarifa simple de baja tensión (2.0A). Este término se aplicará sobre todos los períodos tarifarios, excepto en el período 3, para las tarifas 3.0A y 3.1A, y en el período 6, para las tarifas 6, siempre que el consumo de energía reactiva exceda el 33% del consumo de activa durante el período de facturación considerado (cosϕ < 0,95) y únicamente afectará a dichos excesos. La instalación dispone de un batería de condensadores con regulación. Aún así por lo observado en las facturas se producen elevados 71 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla consumos de energía reactiva, presentando un cosϕ mensual medio de 0,78 por lo que se producen importantes recargos por consumo de energía reactiva, ascendiendo a 721,89 € anuales. Figura 6.1 - Batería de condensadores existente. El problema debe ser corregido por un instalador electricista presentando un coste reducido ya que dado la reciente apertura de la explotación, es posible que el equipo se encuentre en garantía. Se recomienda acometerla con alta prioridad debido a los elevados recargos por reactiva que se están produciendo. Optimizada Actual Coste E. reactiva (€/año) Inversión (€) Tasa de retorno (Reparación o instalación de nueva batería de condensadores de 14 kVA) 721,89 - 0 1.244,55 (Instalación batería de 14 kVA) 1,39 Tabla 5.1.1.7- Optimización de la energía reactiva. 72 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla 6.6.3. Simulación de la facturación eléctrica. A continuación se exponen los resultados de la simulación de los costes asociados al suministro eléctrico. La tabla 6.8 ofrece un resumen de las actuaciones propuestas, la tabla 6.9 simula los costes para el 2012 en caso de mantenerse las condiciones de contratación actuales y la tabla 6.10 considera las modificaciones en la contratación propuestas en los puntos anteriores (situación óptima) (se ha considerado un IVA del 18% en ambos casos). Actual Optimizada 3.1.A 3.1.A P1: 24,25 P1: 20 P2: 24,25 P2: 21 P3: 24,25 P3: 21 Coste Potencia (€) 1.099,52 € 1.050,74 € Ahorro (%) - 4,43% Tipo DH: 3P 3P Batería de condensadores Fuera de servicio Funcionamiento correcto Coste (€) - Ahorro (€) - Tarifa Potencia contratada (kW) 1.244,55 (Instalación batería de 14 kVA) Período Amort. (años) Precio Medio (€/kWh) 721,89 1,39 0,17 0,15 Tabla 6.8- Resumen general de optimización de factura 73 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla P1 P2 P3 (kWh) (kWh) (kWh) (kWh) Enero 465 923 1.044 (kVar) Max. Punta (kW) Max. Llano (kW) 979 9 21 Activa Reactiva 2.431 Max. Valle Cos fi (kW) Término Energía ( €) Término Potencia ( €) Reactiva Impuesto Alquiler I.V.A. Total ( €) ( €) ( €) ( €) ( €) 64,22 420,99 22 0,87 249,85 73,09 5,06 16,77 12,00 Febrero 484 1.126 1.432 3.042 1.557 7 21 22 0,83 305,99 73,09 12,77 20,03 12,00 76,30 500,19 Marzo 1.162 2.188 1.910 5.260 4.239 21 16 21 0,73 556,78 72,94 99,07 37,26 12,00 140,05 918,10 Abril 1.130 2.127 1.857 5.114 4.102 21 16 21 0,73 541,31 72,94 95,57 36,29 12,00 136,46 894,57 Mayo 1.162 2.188 1.910 5.260 4.217 21 16 21 0,73 556,77 72,94 98,40 37,23 12,00 139,92 917,26 Junio 1.170 2.186 1.897 5.252 4.083 21 23 21 0,74 556,54 75,74 94,53 37,16 12,00 139,68 915,65 Julio 1.515 2.713 2.268 6.495 5.360 21 23 21 0,73 692,45 75,74 128,65 45,85 12,00 171,84 1.126,53 Agosto 630 1.496 1.516 3.643 2.290 21 23 21 0,79 375,03 75,74 26,32 24,39 12,00 92,43 605,90 2.797 2.321 6.693 5.574 21 23 16 0,73 714,41 75,69 134,91 47,29 12,00 177,17 1.161,48 Septiembre 1.575 Octubre 274 862 1.322 2.458 1.260 21 16 21 0,81 238,89 72,94 8,15 16,36 12,00 62,70 411,05 Noviembre 518 1.196 1.514 3.229 1.673 9 21 22 0,83 325,12 73,09 14,05 21,08 12,00 80,16 525,51 Diciembre 453 894 1.005 2.352 925 9 9 10 0,87 241,97 72,51 4,41 16,30 12,00 62,50 409,70 36.259 17 19 20 0,78 5.355,12 886,47 721,89 356,02 144,00 1.343,43 8.806,94 TOTAL 10.538 20.696 19.996 51.229 Tabla 6.9 - Coste para las condiciones de contratación actuales del suministro 74 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla P1 P2 P3 Max. Punta Max. Llano (kVar) (kW) (kW) Activa Reactiva (kWh) (kWh) (kWh) (kWh) Max. Valle Cos fi (kW) Término Energía Término Potencia ( €) ( €) ( €) ( €) Reactiva Impuesto Alquiler I.V.A. Total ( €) ( €) ( €) Enero 465 923 1.044 2.431 0 9 21 22 1,00 249,85 65,86 0,00 16,14 12,00 61,89 405,75 Febrero 484 1.126 1.432 3.042 28 7 21 22 1,00 305,99 65,86 0,00 19,01 12,00 72,52 475,38 Marzo 1.162 2.188 1.910 5.260 673 21 16 21 1,00 556,78 69,53 0,00 32,02 12,00 120,66 791,00 Abril 1.130 2.127 1.857 5.114 650 21 16 21 1,00 541,31 69,53 0,00 31,23 12,00 117,73 771,81 Mayo 1.162 2.188 1.910 5.260 660 21 16 21 1,00 556,77 69,53 0,00 32,02 12,00 120,66 790,98 Junio 1.170 2.186 1.897 5.252 916 21 23 21 0,99 556,54 77,79 0,00 32,43 12,00 122,18 800,94 Julio 1.515 2.713 2.268 6.495 1.395 21 23 21 0,98 692,45 77,79 0,00 39,38 12,00 147,89 969,51 Agosto 630 1.496 1.516 3.643 173 21 23 21 1,00 375,03 77,79 0,00 23,15 12,00 87,83 575,80 2.797 2.321 6.693 960 21 23 16 0,98 714,41 76,95 0,00 40,46 12,00 151,89 995,71 Septiembre 1.575 Octubre 274 862 1.322 2.458 91 21 16 21 1,00 238,89 69,53 0,00 15,77 12,00 60,52 396,71 Noviembre 518 1.196 1.514 3.229 23 9 21 22 1,00 325,12 65,86 0,00 19,99 12,00 76,14 499,11 Diciembre 453 894 1.005 2.352 0 9 9 10 1,00 241,97 61,09 0,00 15,50 12,00 59,50 390,07 5.569 17 19 20 1,00 5.355,12 847,14 0,00 317,10 144,00 1.199,41 7.862,78 TOTAL 10.538 20.696 19.996 51.229 Tabla 6.10 - Coste para las condiciones de contratación optimizadas del suministro 75 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla 6.7. Implantación cortavientos de barreras vegetales La elección de la ubicación de una explotación ganadera está sometida a una serie de condicionantes de orden: normativo, infraestructuras (accesos, agua y luz), eliminación de residuos, etc. En general, se buscan terrenos sanos, protegidos de los vientos fuertes, pero aireados, secos y bien drenados, que permitan de partida la instalación de la granja sin problemas añadidos. En esta elección se evitarán: • Los obstáculos excesivamente próximos que puedan interferir en la ventilación. • Colinas muy expuestas al viento que puedan producir un exceso de entrada de aire. • Lugares encajonados, con insuficiente ventilación, húmedos y muy calurosos. Figura 6.2 – Protección mediante barreras vegetales cortavientos. 76 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla En este contexto, resultan interesante contar con barreras cortavientos naturales que o bien existen de antemano o conviene implantar. Las barreras vegetales cortavientos, además de ser un elemento ornamental y de mimetización, que facilita la integración de las naves ganaderas en el medio natural, tienen otras ventajas añadidas: • Facilitan la gestión de la ventilación en naves con ventilación natural. • Las naves están menos expuestas a los vientos, reduciendo las pérdidas energéticas por ventilación y los posibles daños por la propia acción del viento sobre las superficies exteriores. Hay dos tipos de barrera cortavientos: las creadas con especies perennes y con especies caducas. Calcular una protección cortavientos es una tarea compleja, pues depende de muchos factores y es una práctica muy imprecisa. Para la protección de naves con sistemas de ventilación natural, la recomendación es la siguiente: una plantación vegetal donde la permeabilidad al aire estimada es del 50%, ofrece una protección a los vientos en una distancia aproximadamente igual a 20 veces su altura (como se ha visto en la figura anterior). 77 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla 7. ESTUDIO DE INTEGRACIÓN DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES El consumo de combustibles fósiles y la consecuente emisión de gases de efecto invernadero es uno de los factores fundamentales, por no decir el principal, que influyen en el problema medioambiental mundial que se ha venido a denominar como “Cambio Climático”. Por ello, de las reservas de combustibles fósiles económicamente recuperables existentes en la actualidad, no se debería consumir más que la cuarta parte si se quiere que el planeta sobreviva a esta problemática. Una de las herramientas más efectivas para mejorar la gestión energética española de los sectores productivos y, en concreto, del sector ganadero, es la disminución del uso de las energías convencionales, normalmente energía eléctrica suministrada por la red de suministro público, gasóleo, gas natural o GLP, sustituyéndolas por energías renovables, las cuales suponen un bajo impacto ambiental en el aprovechamiento energético, con menores emisiones de gases de efecto invernadero. Existen diversas fuentes energéticas consideradas como renovables, y entre ellas, las que tienen mayores posibilidades de aplicación en las explotaciones ganaderas son las siguientes: • Energía solar térmica. • Energía solar fotovoltaica. • Energía de la biomasa solida. • Energía geotérmica de baja entalpia. 78 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla 7.1. Biomasa como combustible. La biomasa se puede utilizar en múltiples aplicaciones de generación de calor, incluidos por supuesto las explotaciones ganaderas. Las limitaciones técnicas son menores y la mayor parte de las veces salvables, por lo que en la mayor parte de los casos la viabilidad de la aplicación de biomasa viene determinada por los parámetros que determinan los costes de cada caso. Los sistemas de calefacción con biomasa tienen en muchos casos considerables ventajas económicas y son, generalmente, fáciles de realizar. Los factores clave que determinan la viabilidad económica son dos: • Número de horas de demanda de calor anuales. • Tamaño de la caldera necesaria. El primero de ellos depende fundamentalmente de la climatología, es decir, de la localización del invernadero, y del tipo de cultivo. El segundo factor depende fundamentalmente de la superficie de cultivo y de la climatología. En el mercado existen diferentes tipos de biomasas que se comercializan como combustible (Fig. 9). El precio de los combustibles de biomasa que se comercializan es muy inferior al de los combustibles fósiles. Al tratarse en muchos casos de residuos de industrias agrícolas puede haber variaciones importantes por regiones y de un año a otro en función de las cantidades generadas y de la demanda existente. Existen diferencias significativas de unos combustibles de biomasa a otros en función de las calidades (densidad, poder 79 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Los biocombustibles más utilizados para el uso de biomasa con aplicaciones para calefacción son los pellets, las astillas de madera y los residuos agroindustriales como los orujillos, las pepitas de uva o las cáscaras de almendra. Humedad (%) Cenizas (%) PCI (kcal/kg) Densidad (kg/m3) Precio aproximado (€/MWh) Pellets de madera < 12 <1 > 4.000 700 25-34 Hueso de aceituna 21-23 <1 > 3.800 680 23 Cáscara de almendra 9-15 1-3 > 3.700 400 13 Orujo de uva seco < 12 <4 > 3.800 275-300 11 Astillas de madera 20-55 1-2 1.600 – 3.300 250 9-13 Tabla 7.1 - Ejemplos de características de algunas biomasas No todas las biomasas son combustibles iguales y las calderas están diseñadas para un combustible con unas especificaciones determinadas. Normalmente las calderas de pequeña potencia admiten un combustible estandarizado según una norma, como por ejemplo los pellets o astillas secas (<30%) y cribadas con una granulometría adecuada. Por otro lado, las calderas de gran potencia se diseñan a medida de un combustible determinado y admiten una variación limitada en las características de éste. Los pellets son un biocombustible estandarizado, cilíndrico, hecho por la compresión de virutas y astillas molturadas y secas, y en muchos casos procedentes de residuos de madera limpios, de serrerías o de otras industrias de la madera. El poder calorífico inferior de los pellets es aproximadamente 4,7 kWh/kg (4.000 kcal/kg). 80 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla Dos kilogramos de pellets equivalen aproximadamente a un litro de gasóleo. Los pellets tienen una densidad energética mayor y necesitan menos volumen de almacenamiento que el resto de los biocombustibles Los sistemas modernos de calefacción con biomasa trabajan del mismo modo que los sistemas de calefacción convencionales con gasóleo o gas. El estado actual de desarrollo tecnológico de estas calderas permite que la limpieza de las superficies de intercambio y la extracción de cenizas sean automáticas. Estos sistemas de calefacción arrancan automáticamente y modulan la potencia según la demanda. Sin embargo, hay que destacar la existencia de una amplia gama de calidades disponibles en el mercado. La selección cuidadosa de una caldera de alta calidad es esencial para realizar con éxito un proyecto. Un sistema de calefacción con biomasa necesita algo más de espacio para la caldera, espacio para el silo de combustible y el acceso para el suministro del mismo. La inversión inicial en calderas de biomasa es mayor que con los combustibles fósiles pero, sin embargo, el coste de combustible es claramente menor. Por lo tanto, cuanto mayor sea el ahorro anual en combustible respecto a la inversión inicial antes se amortizará la instalación y menor será el coste del calor generado. Esto depende fundamentalmente de los siguientes factores: • Horas anuales de funcionamiento a plena carga: ratio entre el consumo anual de combustible (expresado en kWh) y la potencia de la caldera (en kW). 81 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla • Potencia de la caldera. • Diferencial de coste entre el combustible fósil y la biomasa utilizada. En el caso concreto de la explotación de la Hojilla se valora la instalación de una caldera de biomasa de 120 kW nominales con silo, alimentación automática, elementos auxiliares y sistema de distribución de calefacción con fancoils a 2 tubos. Actual (Generadores de aire caliente a gas propano) Biomasa Rendimiento (%) 90 80 Coste combustible 3 (€/kWh) 0,109 0,021 Consumo anual (kWh) 85.801 96.526 Coste anual (€) 9.341,00 2.027,04 Ahorro (%) 78,3% Coste aproximado (€) 40.312 Reducción de emisiones de CO2 (kg) 18.876,2 PRS (años) 5,51 Tabla 7.2 – Valoración de la sustitución del sistema de calefacción actual por caldera de biomasa 3 Coste Biomasa: Supuesto Hueso de aceituna a 0,021 €/kWh (considerando 90 €/Tn y un PCI de 4,3 kWh/kg). Coste Gas Propano: coste de aprovisionamiento de la explotación durante 2011: 0,109 €/kWh 82 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla 7.2. Energía solar térmica para apoyo a sistema calefacción. Las instalaciones de energía solar térmica de baja temperatura tienen como objetivo la producción y almacenamiento de agua caliente mediante la conversión térmica de la radiación solar. En la actualidad, su uso más extendido (90% de la superficie captadora instalada) y rentable es el uso sanitario, seguido de la calefacción y la climatización de piscinas cubiertas en aplicaciones domesticas y del sector servicios. Las temperaturas nocturnas y en determinadas épocas del año en el interior de las naves de la explotación, en ciertas regiones son demasiados bajas, por lo que es necesario contar con algún sistema de calefacción para evitar daños en los animales. Para estas explotaciones lo que se propone es una instalación solar térmica como apoyo a un sistema general de calefacción. Estos sistemas de calefacción mixtos por suelo radiante aprovechan el calor del sol en época estival con un campo de captación pequeño que acumula la energía a través de un fluido en grandes tanques en superficie o enterrados bajo el suelo de la explotación. De esta forma, durante la época de mayor demanda calorífica, permiten tener un reservorio de energía en perfectas condiciones para circularlo por el suelo radiante de la explotación produciendo un gran ahorro en el combustible. Cuando el sistema solar no sea capaz de proporcionar la energía necesaria para mantener la temperatura óptima del invernadero entrará en funcionamiento el sistema convencional o caldera de biomasa; de esta 83 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla forma tenemos garantizado el suministro y el ahorro energético con la diversificación a través de la energía solar térmica. La inversión con estas configuraciones es más alta en el sistema de acumulación que en el sistema de captación. Para la explotación La Hojilla no se considera viable la inversión en esta tecnología 7.3. Energía solar fotovoltaica con Balance Neto La energía solar fotovoltaica es el aprovechamiento eléctrico de la radiación solar mediante el efecto fotovoltaico, es una fuente renovable de energía en fase comercial que puede producir electricidad allí donde se consume, evitando la saturación de las redes de distribución eléctricas y disminuyendo las perdidas en el transporte de la electricidad. De ahí, una de las principales razones que justifican su empleo. El sector agropecuario, caracterizado en muchos casos por su aislamiento de las redes de distribución publica de energía eléctrica, es un sector donde la energía solar fotovoltaica presta buenos servicios, principalmente para el bombeo (en superficie y de profundidad) y el tratamiento de aguas. El bombeo de agua por energía solar fotovoltaica (lo que se viene a llamar bombeo solar) se ha extendido, sobre todo en los países subdesarrollados, pero también se emplea en los países con mayor nivel tecnológico, por ejemplo, para extraer agua del subsuelo en zonas áridas. Los generadores solares alcanzan en estos casos capacidades de 2 a 5 84 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla kWp, sin baterías, pero con un inversor o un arrancador electrónico (“booster”) que alimenta directamente el motor de la bomba. Otra opción que se presentará en breve es el llamado autoconsumo mediante Balance Neto. El autoconsumo permite que los usuarios puedan producirse su propia electricidad gestionando el sistema por medio de un intercambio de energía con la Compañía Distribuidora denominado Medición Neta (Net Metering), Saldo Neto o Balance Neto. La producción de energía de pequeña potencia acerca los puntos de producción a los lugares de consumo permitiendo además una mayor democratización de la actividad de generación eléctrica. Es fundamental en el nuevo modelo energético a nivel mundial, pero para incentivar su desarrollo requiere un importante esfuerzo regulatorio, y el más extendido es el modelo de la Medición Neta (Net Metering), que en España se llama coloquialmente Autoconsumo. Con el Balance Neto, los usuarios pueden compensar la energía consumida menos la energía vertida a la red. Así se salda en un balance los periodos de producción y consumo en la facturación establecida. Aún no existe una regulación definitiva respecto al balance neto, pero se espera que en breve se impongan las condiciones necesarias para poder realizar una instalación fotovoltaica con esta opción. En el caso concreto de la explotación de la Hojilla se puede predimensionar una instalación que produzca la misma cantidad de kWh que la explotación consume. Para la instalación de un sistema fotovoltaico la situación de la nave, orientación, inclinación, estructura y cubierta, se consideran casi óptimas permitiendo la 85 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla instalación directamente adosada a la cubierta con una estructura que permita la ventilación necesaria de los paneles, lo cual abarata significativamente los costes de montaje. En concreto para producir un total de 40.800 kWh/año con una inclinación de 15º y orientación sureste de 35º, se necesitaría una instalación compuesta por un total de 170 módulos de silicio monocristalino de 200 Wp de potencia, 3 inversores monofásicos de 10 kW de potencia nominal, estructura de sujeción, cableado y protecciones que ocuparía una superficie de 270 m2 en la cubierta. A continuación se valora la actuación: Consumo E. Eléctrica (kWh) Ahorro energía (kWh) Actual Propuesta 40.836 36 - 40.800 Ahorro económico (€) Coste Inversión (€) 6.936 - 78.200 Reducción emisiones (kg CO2) 11.016 P.R.S (años) 11,27 Tabla 7.3 – Valoración de una instalación fotovoltaica en régimen de autoconsumo 7.4. Energía geotérmica de baja entalpia La energía geotérmica tiene su origen en la generación continua de calor que tiene lugar en el centro de la Tierra producida en los procesos de fisión que se llevan a cabo en el núcleo, debido a la existencia de elementos radiactivos como el uranio y el torio. Así, la energía geotérmica se basa en la enorme diferencia de temperaturas que existe en el interior de la Tierra, y que van desde los 15 ºC de la superficie a los 4.000 ºC del núcleo. Este gradiente térmico origina una transferencia continua de calor por 86 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla conducción desde el centro de la Tierra a la superficie, cuyo flujo es, sin embargo, bajo, debido a la baja conductividad de sus materiales, lo que hace que sea muy difícil su aprovechamiento. El gradiente térmico normal se encuentra entre 2 y 4 ºC cada 100 m de profundidad. El uso directo del calor es la forma más extendida de aprovechamiento de la energía geotérmica. Las aplicaciones domesticas (calefacción individual y de distrito), urbanas (secado de pavimentos), en ganadería, agricultura y acuicultura, y algunos usos industriales (como secado, destilación o esterilización), constituyen las formas más conocidas de utilización. En el sector agropecuario, la EG se aplica fundamentalmente para la calefacción ambiental (alojamientos ganaderos o invernaderos) o localizada (cama de animales o sustratos de cultivo). En agricultura también se emplea en el riego con agua tibia, tanto de forma superficial como enterrada. Aunque la aplicación agropecuaria más común de la energía geotérmica es la climatización de invernaderos, también existen instalaciones ganaderas alimentadas geotérmicamente. Incluso existen explotaciones en las que se plantea un aprovechamiento combinado en cascada para las dos aplicaciones, ya que las necesidades térmicas de un alojamiento ganadero son aproximadamente el 50% de las de un invernadero, para la misma superficie. El agua caliente de origen geotérmico, además de ser utilizada para calefacción, es empleada en tareas de limpieza de los establos y para higienizar las instalaciones y a los propios animales. Además, los sistemas de energía geotérmica pueden combinarse con sistemas de refrigeración por 87 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla absorción, con objeto de producir frío y proporcionar una solución integral de climatización de locales. Sin embargo, en la actualidad el mayor número de aplicaciones de la energía geotérmica se produce en la modalidad de baja entalpia, siendo además la tipología de instalación con mayor proyección. La de la energía geotérmica de baja entalpía basa su principio en la capacidad que tiene la tierra para acumular el calor procedente del sol, manteniendo su temperatura prácticamente constante a lo largo del año a partir de una determinada profundidad. Así, a partir de 1 m de profundidad, la temperatura sufre pequeñas variaciones, manteniéndose en un valor próximo a la media anual de la temperatura ambiente en la localización, y a partir de 5 m de profundidad, la temperatura se mantiene más o menos constante en torno a los 15 ºC, con independencia de la ubicación geográfica y de la época del año. Una bomba de calor geotérmica, dispositivo en el que se basan las instalaciones de energía geotérmica de baja entalpía, es una máquina frigorífica que cede y absorbe calor del terreno a través de un conjunto enterrado de tuberías de polietileno, las cuales se pueden conectar de varias formas: en serie, en paralelo y en vertical. La instalación está formada por una gran masa térmica (suelo) que permite ceder/extraer calor, un conjunto de tuberías enterradas por las que circula agua/anticongelante y una bomba de calor geotérmica agua/agua. Para la instalación ganadera de la Hojilla, no se aconseja este tipo de instalaciones por la excesiva inversión a realizar y disponiendo de equipos con poco tiempo de uso, aunque puede ser una opción a estudiar en el momento de querer cambiar los equipos de climatización existentes actualmente. 88 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla 8. POSIBILIDADES DE APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DE LOS RESIDUOS GENERADOS EN LA INSTALACIÓN Los residuos orgánicos tienen una elevada carga contaminante y pueden contribuir a la degradación de los recursos naturales, como el agua, los suelos y el aire. Los principales agentes de contaminación del agua son la materia orgánica fácilmente biodegradable, con su elevada demanda biológica y química de oxigeno, el nitrógeno, el fosforo, los microorganismos patógenos y, eventualmente, los metales pesados. La degradación de la calidad del aire ambiental en las explotaciones pecuarias se produce como consecuencia de los gases y vapores producidos por la descomposición de los residuos, así como debido a la presencia de polvo y de microorganismos patógenos. La contaminación del aire es debida principalmente al metano y al CO2 producidos en las instalaciones de almacenamiento y de tratamiento biológico de los residuos. Por ello, los residuos de las explotaciones ganaderas deben ser gestionados de forma que se aseguren unas buenas condiciones sanitarias de los animales, con el objetivo de minimizar la producción de malos olores y para reducir su potencial contaminante. En resumen, una gestión de los residuos ganaderos que prevenga los riesgos para el medio ambiente y para la salud animal y de las personas. La digestión anaerobia es un proceso de tratamiento biológico de efluentes orgánicos que se desarrolla en ausencia de oxigeno y que permite convertir la mayor parte de la carga contaminante del efluente en 89 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla fuente de energía en forma de biogás. Este biogás está constituido por metano (60-75%), CO2 y otros componentes, principalmente H2O, H2, H2S y N2, en proporciones bastante inferiores. El metano contenido en el biogás le confiere potencial energético y posibilita su correspondiente utilización como combustible gaseoso en diversas aplicaciones. Los objetivos que se persiguen cuando se realizan tratamientos de aprovechamiento del estiércol en las granjas son: – Recuperar la energía residual (biogás). – Reducir las emisiones de olor durante el almacenamiento o aplicación al campo. – Disminuir el contenido en nitrógeno para prevenir contaminación del agua subterránea y superficial como resultado de su aplicación a la tierra. – Permitir un transporte más seguro a otros destinos para su aplicación en otros procesos. Los sistemas de tratamiento utilizados son diversos, aunque la mayoría de las explotaciones son capaces de gestionar el estiércol sin recurrir a las técnicas que se indican a continuación. Además del tratamiento en la explotación, el estiércol avícola puede tratarse externamente, en instalaciones industriales de combustión, compostaje o secado. Las técnicas aplicadas para el tratamiento de estiércol avícola en la explotación son: – Separación mecánica – Aireación del estiércol líquido 90 Auditoría energética en explotación ganadera La Hojilla – Tratamiento biológico – Compostaje del estiércol sólido – Tratamiento anaeróbico del estiércol – Incineración del estiércol – Aplicación de aditivos al estiércol El tratamiento del estiércol en la granja puede implicar un riesgo sanitario, no siendo una alternativa recomendable en estos casos. 91