Metodología para abordar un Proyecto de EE: «Protocolo de Medida y Verificación de Ahorros Energéticos. IPMVP» Madrid, 8 de Octubre de 2014
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Índice 1
Medida y Verificación de Ahorros Energéticos
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El protocolo IPMVP
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EnergyLab y el IPMVP
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Anexo de Documentación de M&V
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Medida y Verificación de Ahorros Energéticos Definición de Medida y Verificación
“La Medida y Verificación (M&V) es un proceso que consiste en utilizar la medida, para el establecimiento de forma fiable del ahorro real generado en una instalación, dentro de un programa de gestión de la energía” (Ref: IPMVP, capítulo 2, página 11)
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Medida y Verificación de Ahorros Energéticos ¿Medir ahorros?
“Dado que los ahorros representan la ausencia de energía, no se pueden medir directamente. Se mide el consumo de energía antes y después de implementar el proyecto, realizando los ajustes necesarios, para que las situaciones de antes y después sean las mismas y se puedan comparar los “consumos ajustados” entre sí.
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Medida y Verificación de Ahorros Energéticos Historia de la medida y verificación
Origen a partir de la crisis petrolera de 1973, cuando el uso de la energía se convirtió en un asunto primordial. Durante los años 50 e inicios de los 60 la M&V se basaba en cálculos simples, tablas y comparación de facturas mensuales. En 1967 se desarrolló el HCC program (Heating and Cooling peak load Calculation), buscando ecuaciones que predijeran el comportamiento dinámico de las cargas térmicas de calefacción y refrigeración. Utilizaba el método de la Diferencia de Temperaturas Total Equivalente (TETD/TA: Total Equivalent Temperature Difference/ Time Averaging).
La ASHRAE (American Society of Heating, Refrigeration and Air-Conditioning Engineers) ha dedicado grandes esfuerzos a desarrollar programas de simulación como DOE-2, BLAST o el EnergyPlus.
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Medida y Verificación de Ahorros Energéticos Historia de la medida y verificación
En 1989 un informe del Oak Ridge National Laboratory clasificó los diferentes métodos de análisis de edificios comerciales: Comparación de energía total e intensidad de energía Regresión lineal Regresión lineal múltiple Simulación de edificios Modelos dinámicos (inversos) de prestaciones térmicas
En 1997 esta clasificación fue reorganizada y ampliada en el ASHRAE Handbook of Fundamentals.
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Medida y Verificación de Ahorros Energéticos Historia de la medida y verificación
En 1996 se desarrolló el NEMVP (North American Energy Measurement and Verification Protocol), acompañado de FEMP Guidelines (Federal Energy Management Program), ambos basados en los métodos de análisis desarrollados en el programa Texas LoanSTAR. En 1997 el NEMVP fue actualizado y denominado IPMVP (International Performance Measurement and Verification Protocol). En 2001 se expandió dando lugar a dos volúmenes: el Volumen I, relativo a Ahorros de energía y agua, y el Volumen II relativo a la Calidad ambiental de interiores. A partir de esta fecha cada año se ha ido actualizando el documento Volumen I y traduciendo a distintos idiomas. En el año 2002, la ASHRAE publicó la Guideline 14-2002: Measurement of Energy and Demand Savings, con el objetivo de servir como documento técnico para el IPMVP.
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Medida y Verificación de Ahorros Energéticos Público Objetivo
Los protocolos de medida y verificación, están dirigidos fundamentalmente a: Empresas de servicios energéticos Empresas comercializadoras y distribuidoras de energía Industria en general Administración Pública
Entidades Financieras
Pueden utilizar la M&V para valorar y mejorar el rendimiento de sus instalaciones e inversiones.
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Medida y Verificación de Ahorros Energéticos M&V como Garantía
Ventajas:
La utilización de estos protocolos, sirven como garantía tanto para el cliente como para el proveedor de las MMAEs, así como para instituciones financieras implicadas. Evita posibles conflictos derivados de la medida o justificación de los ahorros. En relación con las ESEs, esto tiene una importancia manifiesta ya que en contratos basados en ahorros demostrados de energía es crucial disponer de un método de medida y verificación de estos ahorros, que además sea aceptado por todas las partes.
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Medida y Verificación de Ahorros Energéticos M&V como Garantía
Otras ventajas:
Reducción de los costes asociados a la elaboración del contrato de rendimiento energético Confiere mayor credibilidad, incluso a nivel internacional, de los informes de ahorro de energía Facilita la interlocución con Administraciones Públicas y con empresas privadas, etc.
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Medida y Verificación de Ahorros Energéticos M&V como Garantía
Para poder realizar una buena práctica de M&V, resulta necesario hacer uso de protocolos reconocidos internacionalmente, que aseguren un proceso de M&V fiable, objetivo y técnicamente riguroso
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Medida y Verificación de Ahorros Energéticos Protocolos actuales de M&V
IPMVP Provee una guía con las mejores prácticas disponibles para la M&V de los resultados de proyectos de eficiencia energética, eficiencia en uso de agua y proyectos de energías renovables. El IPMVP es el estándar líder internacional en protocolos de medida y verificación, ha sido traducido a 10 idiomas y se emplea de manera intensa en más de 40 países donde es ampliamente reconocido. La última edición del mismo, demuestra su nivel internacional ya que los cambios producidos en la edición, han sido la generalización de todos sus apartados y la creación de anexos con particularidades para cada país, en los que por el momento están EEUU y Francia. El IPMVP dispone de volúmenes adicionales que tratan sobre energías renovables, edificios de nueva construcción y calidad del ambiente interior.
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Medida y Verificación de Ahorros Energéticos Protocolos actuales de M&V
FEMP La guía del Federal Energy Management Program proporciona métodos y guías para la M&V en contratos federales (de EEUU) de ahorro de energía (denominados ESPC’s). La guía desarrolla con mayor profundidad algunos procedimientos y es menos conceptual que el IPMVP. Proporciona ejemplos de aplicaciones de planes de M&V como: • Eficiencia y control en iluminación • Motores de velocidad constante y variable • Sistemas de enfriamiento • Bombas de calor geotérmicas. • Energías renovables.
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de
los
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Medida y Verificación de Ahorros Energéticos Protocolos actuales de M&V
ASHRAE GUIDELINE 14 La guía ASHRAE contiene un mayor nivel de detalle de tipo técnico, tiene una relación estrecha con el IPMVP, puesto que el IPMVP y la ASHRAE 14 son documentos complementarios que proporcionan guía e instrucciones a aquellos interesados en cuantificar los resultados en ahorros de energía en los proyectos. El IMPVP es un marco de definiciones y aproximaciones, mientras que la Guía 14 de la ASHRAE provee detalles técnicos sobre la mayoría de conceptos del IPMVP.
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IPMVP Usuarios del IPMVP en el mundo
Un promedio de 500 descargas al mes. Traducido a más de 10 idiomas en los últimos seis años.
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IPMVP IPMVP - Documentos
IPMVP Vol. I – Conceptos y opciones para determinar los ahorros de energía y agua. IPMVP Vol. II – Conceptos y prácticas para la mejora de la calidad medioambiental de interiores.
IPMVP Vol. III – Aplicaciones •
Parte I Conceptos y prácticas para determinar los ahorros de energía en nuevas construcciones.
•
Parte II Conceptos y prácticas para determinar los ahorros de energía con la aplicación de tecnologías de energía renovable.
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IPMVP IPMVP - ¿Qué es?
“La Medida y Verificación (M&V) es un proceso que consiste en utilizar la medida, para el establecimiento de forma fiable del ahorro real generado en una instalación, dentro de un programa de gestión de la energía” (Ref: IPMVP, capítulo 2, página 11)
El ahorro no se puede medir de forma directa, ya que representa la ausencia del consumo de energía. Por lo que debe determinarse comparando el consumo antes y después de la implantación de un proyecto de eficiencia energética, a la vez que se realizan ajustes según la variación de las condiciones iniciales. El IPMVP establece un marco de trabajo para evaluar el ahorro en el consumo de energía y ofrece una guía para desarrollar Planes de MyV, pero NO es ningún libro de recetas ya que ha sido redactado para permitir la mayor flexibilidad posible.
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IPMVP IPMVP - No lo es todo
NO cubre en detalle:
El diseño de sistemas de medida e instrumentación. La estimación de los costes de la actividades de M&V. La ingeniería energética. El análisis estadístico.
Aplicación cuidadosa del IPMVP y aceptada por todas las partes intervinientes
Ecuación básica del IPMVP
Ahorros determinados para cualquier periodo = Energía (Periodo de referencia) - Energía (Periodo demostrativo de ahorro) +/- Ajustes
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IPMVP El IPMVP: Tareas y costes de la M&V
Las tareas de MyV constan, en general, de:
Instalación, calibración y mantenimiento de los equipos de medida.
Recopilación y análisis de datos.
Desarrollo de un método de cálculo del ahorro y de las estimaciones adecuadas.
Realización de los cálculos con las lecturas obtenidas.
Elaboración de informes y, en su caso, verificación de los informes por terceras partes.
Equilibrio entre coste e incertidumbre: En general, el coste anual de la MyV debe suponer menos del 10% del ahorro anual.
Luego, el ahorro comprometido sitúa un límite en el presupuesto de la MyV.
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IPMVP Objetivos y Ventajas de un Plan de M&V
Incrementar el ahorro de energía: Determinar de forma precisa el ahorro de energía que se proporciona a los propietarios. Referencia para realización de pagos: Un buen Plan de M&V puede ser la base para documentar el rendimiento de forma transparente y permite someterlo a una verificación independiente. Facilidad de financiación para el proyecto de eficiencia: Un buen Plan de M&V incrementa la credibilidad y transparencia sobe el resultado de las inversiones en eficiencia.
Mejora del diseño, explotación y mantenimiento de las instalaciones: A través del Plan de M&V y de las técnicas de M&V. Gestión de los presupuestos de gasto energético: Las técnicas de M&V permiten evaluar y gestionar el uso de la energía.
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IPMVP Fases de un Plan de M&V
Energía ajustada Energía de referencia
ENERGÍA
Proceso de determinación del ahorro
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Energía calculada
Ahorro Energía medida Energía medida Implementación medidas eficiencia energética Período de ref.
Período dem. ahorro TIEMPO
1. Diseño del Plan de MyV.
2. Periodo de referencia: 1) Medición consumo, 2) Obtención de patrón de consumo y definición de las variables que le afectan. 3. Implementación MMEE.
4. Periodo dem. ahorro: 1) Medición consumo, 2) Obtención de ahorros ajustados a partir del patrón de consumo y del consumo medido en este período, 3) Elaboración de informes.
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IPMVP Periodo de Referencia
Periodo de Referencia El periodo de referencia se establece con el fin de representar todas los modos de operación de la instalación. Este periodo tiene que abarcar un ciclo operativo completo, desde el consumo de energía máximo al mínimo.
Periodo Demostrativo de Ahorro El usuario de los informes de ahorro puede determinar la duración del periodo demostrativo de ahorro. Y dicho periodo tiene que abarcar al menos un ciclo operativo normal de la instalación o de los equipos, para conseguir una completa caracterización de la efectividad del ahorro en todas las condiciones normales de operación. Es posible que en algún proyecto se deje de elaborar informes de ahorro después de un periodo de prueba definido, que puede comprender desde una simple lectura instantánea a lecturas durante uno o dos años.
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IPMVP Ajustes
¿Por qué se necesitan ajustes?
Se implementó una mejora de eficiencia en un hospital, cambiando las calderas de gasóleo por otra nuevas de baja temperatura con un rendimiento mayor.
Debido a que ese año la climatología ha sido muy benigna, el sistema de climatización ha trabajado muchas menos horas este año que el año anterior.
¿Qué cantidad de la disminución del coste se debe a la mejora, y qué cantidad se debe a la disminución de la producción térmica?
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IPMVP Ajustes
Energía
Ajustes Rutinarios debidos a parámetros que influyen en la energía y que experimentan variaciones durante el periodo demostrativo de ahorro, como el puede ser los días nublados en alumbrado (que afecten a los horarios de encendido/apagado de puntos de luz con foto-célula), condiciones climatológicas en climatización o el nivel de producción en una aplicación de control de motores Ajustes No Rutinarios debidos a parámetros que influyen en la energía y que no se prevé que cambien Ahorro en el tiempo: tamaño de la instalación, diseño y funcionamiento de los equipos existentes, número Energía medida de turnos de trabajo o tipo de ocupantes. Los posibles Implementación cambios que experimenten medidas EE estas variables estáticas Período tienen que ser monitorizados Presentación durante todo el periodo Informes demostrativo de ahorro. Tiempo Referencia ajustada
Energía base o de referencia
Período Inicial
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IPMVP Ajustes
La complejidad de los ajustes depende de:
Necesidad de precisión Complejidad de los factores que condicionan el consumo de energía La cantidad de equipos incluidos en el cálculo de ahorros. (Es decir, el ‘límite de la medida’). Presupuesto disponible
La medida de los ahorros requiere una comparación de “manzanas con manzanas”
IPMVP garantiza que: Condiciones Periodo de referencia
= Condiciones Periodo demostrativo de ahorro
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IPMVP Límites de la medida
Límite de verificación aislada de la mejora
Iluminación
Motores + VSDs
Límite de medida de la instalación completa 26
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IPMVP Opciones de desarrollo
Método de verificación de toda la instalación: • Mide todos los efectos en la instalación: • Mejoras y otros cambios (intencionados o no intencionados). • Suele utilizar los contadores de las empresas suministradoras. • Los ajustes pueden ser complejos. • Encarecimiento
Método de verificación aislada de medidas de mejora de eficiencia energética (MMEE): • Únicamente mide el efecto de la mejora • Los ahorros no se ven afectados por los cambios más allá del límite de medida. • Normalmente es necesario la instalación de un nuevo equipo de medida. • Los ajustes pueden ser simples. • Bajo coste Iluminación Verificación aislada de medidas de la eficiencia Opción A Parámetro principal Motores IE3 obtenida Variadores de Opción B Todos los parámetros velocidad A B
Opción C Toda la instalación Opción D Simulación de consumos
C
D
Métodos de medida de toda la instalación
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IPMVP Opciones de desarrollo
El IPMVP ofrece un marco de trabajo que incluye 4 opciones para la realización de la MyV: Método de verificación aislada de MMEE: En general: Únicamente mide el efecto de la mejora
Si se quiere evaluar una mejora en particular
Los ahorros no se ven afectados por los cambios más allá del límite de medida
Normalmente es necesario la instalación de un nuevo equipo de medida Los ajustes pueden ser simples. Bajo coste OPCIÓN A: Limitado a una solución de mejora, el ahorro se determina midiendo en la instalación el parámetro clave que determina el consumo de energía, de forma que, parcialmente, se estiman ciertas condiciones de trabajo. Ej: Una MMEE en iluminación donde la potencia es el parámetro clave que se mide de forma periódica. OPCIÓN B: Limitado a una solución de mejora, el ahorro se determina midiendo en la instalación el consumo de energía del sistema. Ej: Instalación de un VV para la regulación del caudal de una bomba.
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IPMVP Opciones de desarrollo
Método de verificación de toda la instalación: En general: Mide todos los efectos en la instalación.
Si se quiere gestionar el consumo total de energía
Suele utilizar los contadores de las empresas suministradoras.
Los ajustes pueden ser complejos. Puede encarecerse. OPCIÓN C: El ahorro se determina midiendo el consumo de energía de toda la instalación en el período de referencia y en el período demostrativo. Ej: Proyectos de eficiencia en los que las MMEE implementadas afecten a varios equipos de la instalación (iluminación, climatización,…). OPCIÓN D: El ahorro se determina simulando el consumo de energía de toda la instalación en el período de referencia. Requiere conocimientos y especialización en materia de simulación energética, por lo que es una Opción que, en general, suele encarecerse. Ej: Proyectos de eficiencia en los que las MMEE implementadas afecten a varios equipos de la instalación (iluminación, climatización,…) y no existan equipos de medida en el período de referencia.
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IPMVP Opciones de desarrollo
La elección de una opción u otra del IPMVP se basará en las condiciones del proyecto, de los estudios existentes, del presupuesto disponible y de la experiencia de la persona que diseñe el Plan de MyV.
(Ref: IPMVP, capítulo 4, página 43)
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IPMVP Ejemplo de Contenido de un plan de M&V en una Planta de Frío industrial
Las estimaciones de ahorros corresponderían al 48% del consumo total de gasóleo, 22% en agua y 25% en electricidad.
Todos los cálculos se refieren al año base considerado.
Se detallan los consumos de las fuentes energéticas existentes.
Tras el Análisis de los datos se propone la ejecución de seis mejoras energéticas: M01: Instalación de una planta solar térmica M02: Instalación de una nueva caldera de alto rendimiento para aguas de limpieza M02: Instalación de un sistema de control flotante de la Tª de condensación M03:Instalación de iluminación más eficiente, sin presentar reducción en la intensidad de luz aportada M04: Instalación de perlizadores y limitadores de caudal en baños M05: Optimización del funcionamiento de las máquinas enfriadoras M06: Instalación de variadores de velocidad en las soplantes de depuración Efectos cruzados: Las MMAE M01, M02 y M04 afectan al sistema de producción y de consumo de agua caliente sanitaria, y su ejecución produce efectos cruzados. El efecto de cualquiera de ellas afecta a las otras dos.
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IPMVP Ejemplo de Contenido de un plan de M&V en una Planta de Frío industrial
MMAE01: Planta solar térmica
Opción B Variable a controlar: Energía térmica aportada al sistema actual de ACS Se calcula el aporte de energía térmica al sistema de ACS, a partir de: • • •
Medida de temperatura del agua del circuito secundario (de consumo) a la entrada del cambiador solar. Medida de temperatura del agua del circuito secundario (de consumo) a la salida del cambiador solar. Caudal circulante por el cambiador solar.
Ajustes rutinarios: esta mejora depende básicamente del consumo de ACS y por lo tanto de la ocupación, serán los cambios de esta variable los que condicionen la existencia o no de ajustes rutinarios.
Ajustes no rutinarios: No existencia de previsión de cambios en el sistema ni en el edificio.
Cálculos de los ahorros: Cálculo de las necesidades energéticas para elevar la temperatura del agua de red hasta la temperatura de almacenamiento. El ahorro se calculará tomando las lecturas del contador de energía (kWh) que indica la energía aportada por los colectores solares a los tanques solares. Con los kWh y teniendo en cuenta el rendimiento inicial de producción de calor para ACS (rendimiento de calderas e intercambiadores), obtenemos los litros de gasóleo ahorrados.
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IPMVP Ejemplo de Contenido de un plan de M&V en una Planta de Frío industrial MMAE01: Planta solar térmica
Análisis de riesgos: Defectos de fabricación. Inadecuada operación y/o mantenimiento del sistema. Causas de fuerza mayor. Errores en la medida de los sensores propuesto en la M&V de esta mejora.
El tratamiento propuesto para solventar esta problemática es:
Defectos de fabricación cubiertos por las garantías del fabricante. ESE propone se hagan extensibles al PRSI del proyecto de servicios energéticos.
Defectos originados por la mala operación y/o mantenimiento de la instalación serán imputables al CLIENTE y, como tal, la discrepancia en los ahorros obtenidos frente a los esperados, será abonada por la propiedad.
Fenómenos de causa mayor eximirán a ESE de la obtención del ahorro correspondiente a los elementos dañados. Se ha previsto la contratación de un seguro, con la vigencia del PRSI, que cubra tales condiciones.
Cuando se registren desviaciones superiores al 2% del valor esperado, no justificadas por variables funcionales, se procederá a realizar la calibración del equipo.
Si el origen son variaciones en los parámetros funcionales (entendiendo por tales, por ejemplo, el número de habitaciones), se realizarán los ajustes correspondientes (ver sección “Ajustes no rutinarios”).
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IPMVP Ejemplo de Ajustes
2012-2013
HDD 15ºC
Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto TOTAL
254 336 338 318 283 210 160 75 15 39 2.028
2013-2014 Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto
Cons. eléc. clima (kWh) 9.706 12.191 11.959 11.397 9.857 8.312 8.853 7.369 8.107 7.070 94.822
HDD 15ºC 274 415 330 330 251 143 133 52 34 41 2.003
14.000
y = 0,063x 2 - 9,0603x + 7853,3 R² = 0,9479
12.000 Consumo eléctrico (kWh)
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10.000 8.000
Series1
6.000
Polinómica (Series1)
4.000
Período de referencia en el que se muestra la relación entre el consumo eléctrico de climatización (kWh) y los grados día de calefacción.
2.000 0 0
Sist. clima actual (kWh) 5.279 8.151 7.052 7.570 5.471 4.256 4.587 3.374 4.076 3.204 53.021
100
200
300
400
HDD 15ºC
Sist. clima anterior (kWh) Ahorro En. (kWh) Ahorro En. (%) 10.101 4.822 47,74 14.943 6.793 45,46 11.724 4.672 39,85 11.724 4.154 35,43 9.548 4.077 42,70 7.846 3.590 45,75 7.763 3.175 40,90 7.553 4.179 55,33 7.618 3.542 46,49 7.588 4.383 57,77 96.407 43.386 45,00
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Período demostrativo del ahorro
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IPMVP Ejemplo de Ajustes
Período demostrativo del ahorro
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IPMVP Ejemplo de Ajustes
Período de referencia en el que se muestra la relación entre el consumo eléctrico de climatización (kWh) y los grados día de calefacción.
Período demostrativo del ahorro
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IPMVP Ejemplo de Ajustes
Período demostrativo del ahorro
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EnergyLab y el IPMVP Objetivos
Difusión de los protocolos M&V, Financiación Generación de base de datos de planes de M&V para su libre divulgación. Realización de traducciones de los Volúmenes II y III Cursos y exámenes CMVP
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EnergyLab y el IPMVP Objetivos
EnergyLab coopera con los principales agentes implicados en España en el sector de los servicios energéticos: • • • • •
A3e (Socio) AMI ANESE Atecyr Plataforma Española de EE (Comité Ejecutivo)
• • • •
Actecir AEGIC AECCTI ADIME
Objetivos: • • • • •
Realizar propuestas de mejora y adaptaciones o “casos tipo” del mismo a las características locales. Generación de base de datos de planes de M&V para su libre divulgación. Visión conjunta para detectar los problemas y las necesidades del sector energético Desarrollo sólido del mercado de las ESE Aunar esfuerzos para la homogeneización y democratización de las ESEs 39
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EnergyLab y el IPMVP Conclusiones
La MyV se constituye como una herramienta necesaria e imprescindible para fundamentar los contratos de SSEE sobre una base de confianza. La MyV permite valorar y mejorar las prestaciones de las instalaciones mediante un proceso de controles y mejora continua.
La utilización de protocolos reconocidos internacionalmente aseguran una implantación de planes de MyV fiables y técnicamente fundamentados. Necesaria la total aceptación por todas las partes intervinientes.
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Anexo Documentación de M&V Sitios web
IPMVP www.evo-world.org
ASHRAE Guideline 14 – 2002 se puede adquirir a través de www.ashrae.org M&V Guidelines for Federal Energy Projects - Version 3.0 – 2008: http://ateam.lbl.gov/mv/ Australian Best Practice Guide: http://www.aepca.asn.au/documents/BPGtoMeasurementandVerificati onofEnergySavings.pdf
GHG Protocol for Project Accounting: www.ghgprotocol.org
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Anexo Documentación de M&V Acrónimos
M&V, Medida y Verificación ESE, Empresa de Servicios Energéticos (ESCo en inglés) MMAE, Medida de Ahorro Energético AEE, Association of Energy Engineers IPMVP, International Performance Measurement and Verification Protocol EVO, Efficency Valuation Organization ASHRAE, American Society of Heating, Refrigeration and AirConditioning Engineers DOE, U.S. Deparment of Energy CPUC, California Public Utilities Commission AEPCA, Australian Energy Performance Contracting Association FEMP, Federal Energy Management Program CMVP, Certified Measurement & Verification Professional
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Desde EnergyLab queremos darle las…
Gracias por su atención
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César Barreira Pazos Responsable Área Industria
[email protected] Edificio CITEXVI, Local 1 Fonte das Abeleiras, s/n Campus Universitario de Vigo 36310, Vigo. T. 986 120 450 F.986 120 451
www.energylab.es 44