27. Sep 2023

Finalista del Hackathon KNX: EMergy'nX

Finalista del Hackathon KNX: EMergy'nX
Finalista del Hackathon KNX: EMergy'nX

Nicolas Colombi nos explica cómo el control del consumo eléctrico y la gestión de la electricidad autogenerada puede suponernos un ahorro del 90% en nuestra factura de electricidad.

Dada la inflación, el aumento de los precios de la energía y la necesidad de reducir nuestra huella de carbono, existen incentivos para reducir el consumo y la dependencia que tenemos de los proveedores de energía. La autogeneración es una forma lógica de hacerlo, pero antes de ponernos manos a la obra debemos comprobar la instalación existente para asegurarnos de que es lo más eficiente posible.

Tras recibir la petición de varios propietarios de chalets de lujo para reducir sus facturas eléctricas instalando sistemas de paneles fotovoltaicos (FV), desarrollamos una solución que, en primer lugar, controlará su consumo actual y, a continuación, optimizará las instalaciones FV propuestas.

Las ventajas de KNX

Imagen: Control - El primer paso para ahorrar energía es saber cuánta energía consumimos y establecer una línea de base a partir de la cual hacer mejoras.

La mayoría de las soluciones que nos ofrece el mercado tienen una única finalidad. Por ejemplo, la compra de paneles solares para alimentar la filtración de la piscina y la bomba de calor, o la compra de paneles para autoconsumo sin saber qué electrodomésticos vas a utilizar cuando estén produciendo, y tener que ponerlos en marcha manualmente. Los inversores que vienen equipados solo con relés para la gestión de la carga, únicamente nos ofrece la función de control de un relé: encendido o apagado. Este planteamiento se queda corto cuando tienes sistemas de regulación de calefacción y aire acondicionado de habitaciones independientes, bombas de piscina de velocidad variable o bombas de calor termodinámicas. 

Con KNX, podemos controlar una amplia gama de productos de calefacción y aire acondicionado para ajustar la temperatura de cada habitación de manera independiente, o subir o bajar la temperatura del depósito de agua caliente. Podemos incluso hacer que la bomba de calor y filtración de nuestra piscina se pongan en marcha cuando la producción eléctrica sea suficiente, y obtener lecturas instantáneas de la potencia de cada equipo, lo que permite evaluar el impacto en tiempo real si modificamos los parámetros.

Ahorro básico

Los propietarios de los chalets de lujo que se pusieron en contacto con nosotros ya estaban equipados con sistemas de automatización KNX para la iluminación, la calefacción, el agua caliente, la piscina y las estaciones de carga, así que decidimos aumentarlos añadiendo almacenamiento de energía mediante baterías y software de gestión energética. Antes de instalar paneles fotovoltaicos con baterías, recomendamos conocer el consumo eléctrico para saber qué aparato consume qué, y ver si se puede conseguir algún ahorro inicial.

Imagen: Grafnx - (Izquierda) Ejemplo de un panel de control Can'nX Graf'nX utilizado con (derecha) la pasarela Can'nX Emergy'nX. Esta combinación permite controlar y luego optimizar el consumo eléctrico.

Utilizamos el sistema Can'nX Graf'nX, que integra contadores KNX, Modbus o IP (MQTT) en un panel de mando de electricidad en línea, que nos permite comprender los patrones de consumo e identificar las anomalías causadas por los equipos debido a fallos de funcionamiento o a configuraciones incorrectas. Por ejemplo, en proyectos anteriores hemos observado depósitos termodinámicos de agua caliente que funcionaban con resistencia eléctrica sin parar (50 kWh/día); filtraciones de piscina que funcionaban las 24 horas al día, los 7 días a la semana (120 kWh/día), incluso a mitad de temporada, debido a una configuración incorrecta de la calidad del agua; y una bomba de calor de piscina que se dejaba encendida durante los meses más fríos en los que no había ocupación, consumiendo 50 kWh frente a 15 kWh en los meses más cálidos.

En esta fase inicial, las ganancias fueron sustanciales para los proyectos en cuestión, ya que se pudieron ahorrar casi 25 MWh por proyecto, lo que supuso una reducción de 2,5 toneladas de emisiones de CO2. Además, el panel de control de electricidad calcula valores fundamentales de la instalación, como la carga base, la potencia aparente (potencia consumida en kVA) y la potencia pico consumida. Esto nos permite comprobar correctamente la magnitud del contrato eléctrico y ajustar el coste del contrato y el ahorro en kWh. En algunos proyectos, los clientes deciden reducir la magnitud de su contrato para beneficiarse de tarifas eléctricas por kWh más baratas gracias a los mecanismos de blindaje tarifario.

Tras analizar los patrones de consumo y que un fontanero hiciera algunos ajustes en el depósito eléctrico de agua caliente, configuramos un script en una cuenta Kloud'nX en la nube que nos permitió implantar un sistema de deslastre de carga. Así se consiguen evitar ciertos picos de consumo sin sacrificar el confort, con lo que se reduce el consumo eléctrico del contrato del cliente.

Optimización de la electricidad autogenerada

Tras varios meses de análisis del consumo, propusimos una solución a medida utilizando paneles fotovoltaicos y almacenamiento combinados con el software de optimización energética Can'nX Emergy'nX. Los inversores híbridos que se encargarían de gestionar la producción eléctrica de los paneles fotovoltaicos, en combinación con baterías, se integraron en la instalación KNX existente, que estaba compuesta por depósitos de agua caliente, sistemas de climatización y de filtración de la piscina, bombas de calor para la piscina y estaciones de carga de vehículos eléctricos.

El software de optimización energética permite ajustar con precisión el control automático de los principales consumidores de electricidad, con órdenes de prioridad elegidas por los inquilinos, todo ello sin comprometer nuestro confort. En base a las fluctuantes tarifas eléctricas y los niveles de producción fotovoltaica, se gestionan con precisión los ciclos de carga y descarga de la batería y el funcionamiento automático de los equipos necesarios para crear excedentes de energía, minimizando así el uso durante los períodos de precios altos de la electricidad.

Ahorro energético y reducción de la huella de carbono

Imagen: Gráfico Cannx - Gráfico que muestra el aumento del ahorro energético a medida que se introducen los paneles FV, el almacenamiento en baterías y la optimización.

La aplicación de la gestión energética en combinación con fuentes de energía renovables supone un ahorro significativo:

  • La implantación de la monitorización Graf'nX supone un ahorro aproximado del 15% en la mayoría de las instalaciones.
  • La instalación de paneles fotovoltaicos supone un ahorro de alrededor del 30%.
  • La utilziación de la optimización energética EMergy'nX sin batería supone un ahorro de alrededor del 50%.
  • Tener una batería sin optimizar supone un ahorro aproximado del 80%.
  • Utilizar una batería con optimización EMergy'nX supone un ahorro aproximado del 90%.

En el contexto de los proyectos mencionados, se trata de chalets con contratos entre 50-120 kVA, con un consumo anual de 50-100 MWh. Las ganancias resultantes por el ahorro de energía son significativas, alcanzando decenas de MWh, lo que se traduce en varias toneladas de reducción de CO2.

Retorno de la inversión (ROI)

La implantación de un control energético básico supone un ahorro aproximado del 15% en la mayoría de las instalaciones. En el primer año de la instalación pudimos detectar aparatos eléctricos que funcionaban mal y consumían mucha energía, así que se optimizaron. Eso hace que la instalación tenga un ROI de 1-2 años.

El uso de paneles fotovoltaicos permite reducir el consumo entre un 30 y un 40% en función de la potencia instalada. Para una instalación con una potencia pico equivalente a la potencia suscrita el ROI oscila entre los 8 y 11 años.

La instalación adicional de una batería, con una capacidad de almacenamiento de aproximadamente 2 veces la potencia máxima producida en kWh, supone un ahorro energético adicional del 15-30%. El retorno de la inversión de esta configuración es de aproximadamente 12-15 años.

Conclusión

La gestión energética basada en KNX mejora la rentabilidad de la inversión al permitir un control continuo y preciso de la carga y de los equipos, teniendo en cuenta el precio dinámico de la energía, la producción fotovoltaica, el almacenamiento de energía y las prioridades establecidas por los inquilinos. De hecho, el sistema Can'nX EMergy'NX puede ahorrar hasta un 90% de la factura eléctrica, y conseguir un uso autónomo puede ser incluso factible, si se incrementa ligeramente la capacidad de los paneles y la batería.

Nicolas Colombi es el director general de Can'nX, proveedor de soluciones KNX e IoT para diseñar, implantar y optimizar sistemas de edificios conectados.

https://can-nx.com/

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