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Consumo de energía por potencia en espera en casas y oficinas

Itha Sánchez Ramos y Hugo Pérez Rebolledo

Introducción

H

dispuesto a pagar por sacar la copia y no la que está pagando por las 24 horas que permanece encendido el equipo.

oy en día existe una preocupación a nivel internacional acerca de los impactos ambientales y energéticos que se derivan del incremento en el consumo de energía eléctrica utilizada en el sector residencial y de oficinas. Este consumo es resultado del incremento del nivel de equipamiento y confort que se está presentando en los últimos años en estos sectores y que seguirá creciendo en función del avance tecnológico esperado. La mayor parte del equipamiento instalado en los sectores residencial y de oficinas se compone de equipos eléctricos y electrónicos que se conectan a la red eléctrica y jamás se vuelven a desconectar, como es el caso de los televisores o las fotocopiadoras. Estos equipos demandan energía cuando están desarrollando su función principal, pero también demandan un nivel más bajo de energía cuando están encendidos en modo de espera o apagados, esta última condición se conoce como “potencia en espera” y se define como la potencia demandada por unidad de tiempo de un equipo eléctrico conectado mientras éste se encuentra apagado o no desarrollando su función principal (figura 1). Por ejemplo, una fotocopiadora que no está sacando copias está consumiendo una cantidad de energía y cuando saca una copia consume diez veces más esa cantidad, pero es precisamente esa energía la que el usuario está

En la bibliografía se encuentra el consumo de energía por potencia en espera como: energía de reposo, modo inactivo, energía de desperdicio (standby power, sleep mode y standby losses, por sus denominaciones en inglés), entre otros términos. Los parámetros más importantes que influyen en el consumo de energía están en función del tiempo que se encuentra encendido y del tiempo que está apagado. Esta relación está dada por: CE[kWh/año] = (PO * horas operación/año) + (PI * horas inactividad/año) + (PS * horas apagado/año)

Los primeros estudios para reducir el consumo por potencia en espera se dieron en Estados Unidos (1993), Canadá (1997) y Australia (2000). Éstos establecieron, en primera instancia, la magnitud del consumo por potencia en espera y, con base en los resultados, se establecieron programas o políticas para lograr la reducción de este consumo.

Donde: CE = energía total PO = potencia demandada en su actividad principal (kW) PI = potencia demandada cuando el equipo se encuentra encendido, pero en espera de realizar su actividad principal (kW) PS = potencia demandada por potencia de espera cuando el equipo se encuentra apagado pero conectado (kW) Donde: horas/año = 8,760 = horas operación/año + horas inactividad/año + horas apagado/año

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Figura 1. Modos de potencia demandada en equipos eléctricos.

Los primeros estudios para reducir el consumo por potencia en espera se dieron en Estados Unidos (1993), Canadá (1997) y Australia (2000). Éstos establecieron, en primera instancia, la magnitud del consumo por potencia en espera (se sabe que aproximadamente el 10% del consumo del sector residencial es por potencia en espera, sin embargo, mediciones no representativas realizadas por el IIE, demostraron que esta cifra puede elevarse hasta el 30% en aquellos hogares con demasiado equipamiento) y, con base en estos resultados, se establecieron programas o políticas para lograr la reducción del consumo por potencia en espera. Las acciones, estrategias y políticas más recurrentes han sido: a) Aplicación de encuestas y medición de consumo por potencia en espera de equipos, tanto en casa habitación (instalados) como en tiendas (nuevos), (Australia, Estados Unidos, Canadá y China).

b) La reglamentación de valores límite de consumo por potencia en espera, tanto voluntarios como obligatorios para equipos: (Australia 2008 y 2012 para equipos de audio y video; Estados Unidos en 1997 recomendación a 1 W, en 2001 se emite una orden ejecutiva a 1 W para agencias del gobierno; Canadá en 2008 y 2010; Ecodesign que pide para 2013 reducir a 0.5 W la potencia en espera, en 2004 para agencias estatales en China y en 2012 menos de 1 W). c) El etiquetado de valores de consumo de potencia en espera para que el usuario tome este instrumento como un factor de decisión de compra del equipo, puede ser tanto voluntario como obligatorio, así como parte de un programa establecido de eficiencia energética (en Estados Unidos es Energy Star; la componente australiana de Energy Star antes de 2012 y

Energuide en Canadá para lavavajillas y en Corea el etiquetado es llamado e-standby para 21 equipos. d) Los acuerdos con fabricantes para mejorar la potencia en espera (Unión Europea 1997, Códigos de conducta en 1999, Top runner en Japón en 1999). e) Los acuerdos internacionales para reducir la potencia en espera a 1 W, (IEA para 2010). f) Especificaciones y métodos de prueba. El Programa Federal de Administración de Energía de Estados Unidos desarrolla especificaciones apegadas a Energy Star y en 2006 se publicó el método de prueba 71FR71340. Asimismo, la Comisión Electrotécnica Internacional ha propuesto un método de prueba, el IEC 62301. g) Campañas de difusión para reducir el consumo por potencia en espera a través de la desconexión. Referente a los valores propuestos se han manejado de manera individual por equipo (televisores), y de manera global por tipo de equipo (equipos de audio y video). También existen reglamentaciones por sistemas (sistema de televisión digital) y recomendaciones de un valor único para todos los equipos (IEA a 1 W). Con respecto a las políticas de reducción de potencia en espera, las estrategias que se están aplicando actualmente a nivel internacional son dirigidas principalmente a los equipos de audio y video (TV, VCR, DVD, estéreos, decodificadores de televisión, etc.), equipos de oficina (computadoras, laptops, monitores, impresoras, fotocopiadoras, escáneres, multifuncionales, etc.) y equipos electrodomésticos (microondas, lavadoras, lavavajillas, etc.). De igual forma,

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algunos países han incluido en sus estrategias equipos de injerencia local (calentador eléctrico, arroceras eléctricas, calentadores eléctricos de asientos de baño). Los valores límite de consumo por potencia en espera que se han manejado han sido de 5 a 10 W para las primeras recomendaciones en 1999 (Corea), para las de Energy Star en 2002, oscilaban entre 2 y 4 W, pero hoy en día estos valores límite recomendados oscilan entre 1 y 3 W. También está la iniciativa de 1 W que varios países están adoptando, la reglamentación para 2008 de 0.5 W en Corea y, actualmente, Japón está lanzando su iniciativa de 0 W para equipos que no utilicen control remoto. Estos valores ya aplicados al mercado se pueden observar, por ejemplo, en Japón, ya que los sistemas de audio tenían un consumo de potencia en espera de 6.8 W en 1999, para el año 2000 se redujo a 4.8 W, y para el 2006 el consumo reportado con el programa Top runner, consideraba un promedio de 0.56 W. Tecnológicamente, los equipos electrónicos que presentan potencia en espera contienen una fuente de alimentación, baterías, capacitores, memorias, circuitos electrónicos de control, osciladores, sensores y pantallas digitales que consumen esta potencia para mantener los niveles mínimos de funcionamiento. Por ello, a nivel internacional se están haciendo esfuerzos para mejorar la tecnología y reducir el consumo por potencia en espera (apagado inteligente, control digital de encendido y apagado, rediseño de chips, reducción de tamaño y tecnología off-line con semiconductores).

Un cambio tecnológico sucedió en las pantallas de video que utilizaban televisores y computadoras de tubo de rayos catódicos (CTR) a pantallas de cristal líquido (LCD), donde se han logrado obtener pantallas de 0 W por consumo de potencia en espera con tecnologías ambientales, como los capacitores que utilizan energía solar.

Situación nacional Para establecer la situación actual en México de los equipos que consumen energía por potencia en espera se utilizó información proporcionada por la ANFAD (Asociación Nacional de Fabricantes de Aparatos Domésticos, A.C.), la CANIETI (Cámara Nacional de la Industria Electrónica, Telecomunicaciones e Informática), la PROFECO (Procuraduría Federal del Consumidor), y el INEGI (Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática).

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De acuerdo con la información recopilada se realizó una clasificación de los principales equipos eléctricos o electrónicos de uso final utilizados en hogares mexicanos que presentan algún consumo por potencia en espera, éstos se clasificaron en: a) equipos de entretenimiento (televisores, decodificadores, reproductor de imagen, reproductor de sonido, home theater, consolas de videojuego); b) equipos de cómputo (laptops, computadoras: CPU y monitor), y c) misceláneos (videocámaras, cámaras fotográficas, despertador, teléfonos, microondas). Además, aparte se clasificaron los equipos de oficina, ya que prácticamente todos presentan consumo por potencia en espera debido al alto porcentaje de componentes electrónicos que los integran (UPS, impresoras, fotocopiadoras, multifuncionales, fax, escáneres). Para cada uno de estos equipos se establecieron las tecnologías asociadas, las ventas

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Los equipos monitoreados fueron televisores (CRT, plasma y LCD), decodificadores, reproductores de DVD, reproductores de sonido, home theaters, consolas de videojuego, computadoras (CPU y monitor), laptops, videocámaras, cámaras fotográficas, despertador, teléfonos, microondas, UPS, impresoras, fotocopiadoras, multifuncionales, fax y escáneres.

Figura 2. Promedio de valores de potencia en espera.

Como resultado de las mediciones y de la información proporcionada por los fabricantes, se puede observar en la figura 2 que los decodificadores son los equipos que presentan la potencia en espera más alta (16.7 W en promedio), le siguen los UPS (11.7 W en promedio) y después la computadora, que es el conjunto de CPU y monitor (4.3 W más 2 W, es decir, 6.3 W en promedio).

Proyección de consumos y ahorros por reducción de potencia en espera

anuales, el porcentaje de crecimiento, las horas de uso estimadas por el fabricante y, en algunos casos, el consumo estimado por el fabricante por potencia en espera, todo ello dentro del ámbito nacional.

Con la información de ventas y de crecimiento de mercado y con los resultados de las mediciones de consumo por potencia en espera de los equipos, se desarrollaron proyecciones nacionales del consumo de energía por potencia en espera y en funcionamiento, por lo que se establecieron potenciales de ahorro para los televisores, decodificadores y computadoras, que son los principales consumidores de energía por potencia en espera.

Mediciones de potencia en espera

Televisores

Se midieron 70 equipos nuevos de reciente ingreso al mercado nacional mexicano, apegándose a la norma NMX-J-551-ANCE-2005 “Aparatos electrodomésticos y similares. Desempeño, Método de medición de la potencia de espera”, en 4 tiendas departamentales.

Existen dos tecnologías bien definidas para los televisores comercializados en México: pantallas de tubo de rayos catódicos (CRT) y de cristal líquido (LCD).

Figura 3. Estimación de ahorro (televisores).

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La cantidad de televisores que entran al mercado nacional son cerca de 4 millones. El promedio de consumo por potencia en espera de los televisores nuevos en México es de 0.855 W (esto es menos de 1 W, que es lo que se está exigiendo como mínimo a nivel internacional). No obstante, se estimó un potencial de ahorro de 187 GWh a 5 años, asumiendo que se puede reducir el consumo por potencia en espera a 0.5 W en equipos nuevos (ya existen a nivel internacional) (figura 3).

Decodificadores La tendencia de crecimiento de este equipo es acelerada (12.5%) y su potencia en espera es la más alta de todos los equipos medidos, por lo que el consumo nacional por potencia en espera de los decodificadores se va incrementado. Se estimó un potencial de ahorro, asumiendo que se puede reducir el consumo por potencia en espera de 16.7 a 5.7 W de 885 GWh a 5 años en equipos nuevos (ya existen a nivel internacional), (http://www.ricabilitydigitaltv.org.uk/pages/products/stbs/stb_ search_results.asp)(figura 4).

Figura 4. Estimación de ahorro (decodificadores).

Computadoras Se observa en el análisis de las proyecciones de consumo y demanda que las computadoras tienen una tendencia de crecimiento importante (9.72%). Se estimó un potencial de ahorro reduciendo de 6.3 W a 1 W la potencia en espera (figura 5).

Estrategias recomendadas La transformación del mercado en el área de equipos electrónicos es

Figura 5. Estimación de ahorro (computadoras).

evidente, ya que las nuevas tecnologías sustituyen en el corto plazo a las tecnologías ya establecidas, como ejemplo tenemos los formatos de grabación de audio y video que constantemente están renovándose, por lo que es difícil determinar un escenario de estrategias de reducción de consumo por potencia en espera por sustitución de tecnología. La reducción del consumo por potencia en espera se puede hacer a través del cambio tecnológico y cambios de hábito de uso, por lo que las estrategias planteadas están orientadas en ambos sentidos.

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No obstante, es importante mencionar que el principal consumo eléctrico por potencia en espera se debe a los equipos que actualmente están conectados al Sistema Eléctrico Nacional y que difícilmente se les puede incorporar algún cambio tecnológico. Las tendencias y referencias internacionales, junto con el análisis de la industria eléctrica y electrónica en México, constituyen los ejes para la construcción de estrategias y recomendaciones. Por ello, se proponen las siguientes estrategias para la reducción del consumo eléctrico por potencia en espera en México (tabla 1). Éstas se definen en dos líneas de acción, ya que existen diferencias en cuanto a hábitos de uso y tipo de usuario final: equipo residencial y equipo de oficinas.

Conclusiones Existe una base ya establecida de consumo por potencia en espera en México, resultado de los equipos que se han comercializado e integrado al sistema eléctrico nacional en años anteriores. Los nuevos equipos ya incorporan tecnologías, que si bien aún tienen mucho que mejorar, son menos consumidoras que sus antecesoras. La industria de los equipos eléctricos y electrónicos que consumen energía por potencia en espera está globalizada, por lo que las tecnologías innovadoras requieren poco tiempo para incorporarse al mercado nacional. Es un hecho que se está incrementando el consumo de las funciones de los equipos que requieren potencia en espera, ya que algunos requieren estar permanentemente conectados a la red y los fabricantes aún no están del todo conscientes de la elevación del consumo energético por la inclusión de estas tecnologías en sus equipos.

Tabla 1. Líneas de acción. Estrategias

Sector residencial

Sector de oficinas

1

Desconexión de equipo.

2

Establecer valores límite de consumo de potencia en espera de 1 a 4 W dependiendo el tipo de equipo.

3

Etiquetado de “potencia en espera”.

4

Eliminación de equipo con tecnología obsoleta que pudiera estar conectado a la red eléctrica.

5

Programas de medición y encuestas de consumo de potencia en espera en equipos eléctricos y electrónicos.

6

Promoción de tecnologías que integren un bajo consumo de energía por potencia en espera.

7

Programas de difusión y educación para evitar el uso de consumos ocultos.

8

Recomendación a la Secretaría de Hacienda y Crédito Público (SHCP) para otorgar una reducción de aranceles a equipo con bajo consumo de energía

9

Selección e instalación de decodificadores con bajo Compra de equipo que contenga valores de consumo en espera eficientes. consumo de energía por potencia en espera.

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Hugo Pérez Rebolledo e Itha Sánchez Ramos. ITHA SÁNCHEZ RAMOS

HUGO PÉREZ REBOLLEDO

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Ingeniera Mecánica Electricista con especialidad en Mecánica, egresada de la Universidad Nacional Autónoma de México en 1992. Se ha especializado en el desarrollo de programas de eficiencia energética, evaluación de impactos por implementación de programas de eficiencia energética y evaluación de parámetros eléctricos de equipos electrodomésticos. En 1992 ingresó al IIE como investigadora en la Gerencia de Uso de Energía Eléctrica, desarrollando estudios de soporte técnico-económicos que han servido de base para la implantación de normas NOM de eficiencia energética en equipos electrodomésticos. Ha colaborado en varios proyectos para evaluar los impactos de la implementación de las normas de eficiencia energética en México. Tiene el aval internacional del Lawrence Berkeley National Laboratory. También ha participado en el proyecto del programa de normalización de la República de Colombia y funge como experta técnica en grupos de trabajo relativos a la evaluación de programas de eficiencia energética en FIDE, CONAE, FIPATERM. Ha publicado más de 10 artículos técnicos en el área de normalización de eficiencia energética y evaluación de programas, contando con dos derechos de autor.

Ingeniero Mecánico Electricista por la Unidad Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias Químicas de la Universidad Veracruzana. Obtuvo los grados de Maestro y Doctor en la Universidad de Uppsala, Suecia, en las especialidades de Ingeniería Eléctrica en Alto Voltaje y Compatibilidad Electromagnética. En 1981 se integró al IIE, participando en diferentes proyectos de investigación, de aplicaciones tecnológicas y asesorías especializadas en sistemas de transmisión y distribución de energía eléctrica, coordinación de aislamiento, redes de tierra y calidad de la energía. Ha publicado cerca de 30 artículos dentro de estas áreas y ha asesorado en el desarrollo de tesis a estudiantes de licenciatura y maestría. Ha impartido cursos en diferentes foros y participado como coordinador del Comité de Estudios 36 de “Compatibilidad Electromagnética” de CIGRÉ en México, así como miembro observador en el Comité Internacional (período 2000-2002). Es miembro de la IEEE y desde 1999 es Gerente de Uso de Energía Eléctrica de la División de Sistemas Eléctricos del IIE.

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