Que tanto es tantito. Dimensionando Paneles Solares

   Siempre la gente  pregunta cuantos paneles son necesarios para reducir el gasto de electricidad en su hogar. La respuesta es sencilla, los suficientes para sacarlos de la tarifa DAC, si es que estan en DAC. 

   Así que explicaré aquí que es DAC, que son las otras tarifas a las que pueden acceder y si quieren usar paneles fotovoltaicos, cuanto es lo recomendable instalar.

   ¿Y que es DAC? Es la tarifa a usuarios que consumen demasiado, por eso sus siglas: Doméstico de Alto Consumo. En esta tarifa, CFE cobra el precio más elevado por kilowatt hora, sobrepasando los 3.4 pesos en la mayoría del territorio nacional.

   ¿Cómo determina la CFE a quien cobra esta tarifa y a quien no? Hay quienes piensan que se le cobra mucho,sólo por vivir en una zona residencial privilegiada. CFE no le interesa donde vivas, sólo toma en cuenta que tanto consumes, y si consumes mucho, es decir sobrepasas un límite maximo a lo largo de un año, te cobra la tarifa DAC. Este nivel máximo de consumo depende mucho de la región donde vivas; en Mexicali , si sobrepasan un promedio anual 5000 kw-hr por bimestre, entran en tarifa DAC; en Monterrey si sobrepasan los 1500 kw-hr; y  en San Luis Potosí los 500 kw-hr.

   Al bajar dela tarifa DAC,  se accede a precios subsidiados; mas sigue existiendo un cobro gradual dependiendo de la cantidad consumida. Conforme mas consumimos, mas incrementa el costo unitario de la energía. La siguiente tabla presenta los tres niveles de precios para este noviembre de la tarifa 1, que se cobra en San Luis Potosí.

Consumo básico	$ 0.786	por cada uno de los primeros 150 (setenta y cinco) kilowatts-hora.
Consumo intermedio	$ 0.957	por cada uno de los siguientes 130 (sesenta y cinco) kilowatts-hora.
Consumo excedente	$ 2.799	por cada kilowatt-hora adicional a los anteriores.

   Si observan realmente conviene mantener el consumo debajo de los 280 (150 + 130) kw-hr bimestrales en esta tarifa. El siguiente kw-hr arriba de los 280, costará casi el triple del previo.

   Regresando a la pregunta de cuantos paneles son necesarios para una instalación doméstica, es buscar que tantos kilowatts-hr son necesarios para pasar de donde estas hasta un poco por encima de donde termina el rango de consumo intermedio, en el caso de la tarifa 1 sería que te deje arriba de los 280 wk-hr.

   Por ejemplo, si consumen 650 kw-hr por bimestre, y eciden instalar un conjunto de  X paneles que les reduce el consumo de CFE a 300 kw-hr, y los otros 350 los aporta el sol (fig1), el ahorro ser{ia tremendo al pasar de pagar casi $2, 380 a pagar sólo casi $300 pesos (fig2).

   Mas si quieren aun consumir menos, y deciden aumentar un 25% mas de paneles y pasar de X a Y y consumir sólo 200 Kw-hr a CFE, entonces su pago pasa de ser de $300 a $165 pesos.  Si observanel incremento de ahorro es minimo en este caso. Si el ahorro original era de casi un 87%, al incrementar en 25% los paneles, solo se agrego un 6% mas al ahorro. Este fue marginal.

   Recomendación final, si van a instalar paneles solares para ahorrar el pago a CFE, busquen que sean SOLO lo suficiente para cubrir la energía que les cuesta más de dos pesos. Mas allá de eso es invertir más para ahorrar menos.

Cuando los aparatos nos hablan... ahorrando energía en el refrigerador

El refrigerador es el principal consumidor de energía eléctrica dentro de la casa. Es uno de los principales enseres del hogar, y aún así es el que menos cuidamos su uso y operación lo que causa altos consumos de electricidad.

El refrigerador es un aparato muy sencillo de usar, sólo hay que guardar los alimentos dentro de él y éste se encarga de conservarlos a una temperatura adecuada. Está diseñado para almacenar alimentos, pero ¿qué sucede cuando no lo aprovechamos para lo que fue hecho, es decir cuando no estamos almacenando alimentos?

Por curiosidad estoy tomando datos de un refrigerador GE, éste ha de tener más de 15 años e indica un consumo promedio de 88 kW-hr por mes. De los datos obtenidos durante casi 18 días, obtengo un consumo promedio de 126.15 Watts por hora, lo que equivale a 92 kW-hr por mes.

Estos números son de un refrigerador viejo; los refrigeradores equivalentes más nuevos con la etiqueta Energy Star, deben de consumir abajo de 54 KW-hr por mes. Prácticamente la mitad del refrigerador viejo, por lo que es recomendable pensar en su reemplazo. Mas por mientras sigamos indagando en los números.

Adjunto un mapa de colores, el cual representa con colores la potencia promedio utilizada por un refrigerador en cada hora. Este mapa esta dividido en las horas a lo largo del día en el eje vertical y cada día a lo largo del eje horizontal. La barra de la derecha presenta los colores que indican los watts promedio por hora. Obsérvenlo y busquen que días se consumió mas en promedio,  como ayuda busquen donde vean una concentración de color. Hagan caso omiso de los colores blanco y negro, ya que son momentos en que faltaron datos

Si lo detectaron, los días no. 7 y 8 son los que consumió más energía, es donde hay más densidad de puntos verdes. Hay otros días donde hay horas en que los watts son elevados, mas el resto del día es de color azul. ¿Que sucedió en los días 7 y 8 para que fuera alto el consumo de electricidad?

Veamos otras dos gráficas que representan el consumo en tiempo real del consumo del refrigerador. El eje vertical indica la potencia en watts, y el eje horizontal presenta el intervalo de cada 5 segundos que se tomó la lectura. La figura 1 representa los ciclos del refrigerador los primeros días, y la figura 2 representa los ciclos en los días 7 u 8.

Fig. 1

Fig. 2

En la figura dos, el consumo de energía se incrementa, ya que se añaden unos pulsos que saltan hasta más de 400 watts en contra de los 220 watts  observados en los ciclos normales de la figura 1. ¿Que sucedió en los días 7 y 8 para que aumentara el consumo del refrigerador?  Puede ser que sea la operación de accesorios internos: como el dispensador de hielo, el eliminador de escarcha, etc. Otra opción sea que ya estaba vacío el refrigerador ya que  al momento de llenarlo, el consumo de energía regreso a su ciclo normal.

En resumen, es posible entender mejor la salud de los aparatos cuando uno puede medir su consumo y ver si están dentro del rango aceptable. En este refrigerador aún falta entender bien su comportamiento, mas por lo pronto es recomendable mantenerlo lleno, mientras el dueño se convence a reemplazarlo.

Costo marginal en proyectos de ahorro energético

Al realizar los cálculos de ahorro energético, comúnmente las empresas utilizan como pecio base de la electricidad el que resulta del promedio obtenido en el recibo de la compañía eléctrica. Si bien, aplicar este método es sencillo y rápido, el planteamiento es erróneo. 

El aplicar un costo generalizado impide ver el gasto real del equipo analizado. El precio promedio del recibo de luz es un costo normalizado, que no presenta el detalle del uso del equipo ni en que horario ni el gasto real del consumo eléctrico; es simplemente el total de nuestro consumo que midió la compañía de electricidad, y a ella no le interesa el detalle.

En cambio, es a nosotros, empresarios, que nos interesa el detalle para así optimizar la operación del negocio. Por ello, al planear proyectos de ahorro energético, hay que medir el consumo real y determinar gastos marginales. Por ejemplo presento el detalle del recibo de una empresa que cotiza en tarifa HM en diciembre 2012:

	Medición	PU	Subtotal
kWh base	111,950	$                 1.00	$       112,341.83
kWh intermedia	234,454	$                 1.21	$       282,774.97
kWh punta	55,286	$                 2.05	$       113,126.21
kW base	1,059
kW intermedia	1,126
kW punta	1,141	$            177.78	$       202,846.98
Descuento FP			-$         13,510.71

Para este recibo, el costo promedio de la electricidad es de $ 1.74 el kW-hr.  Que resulta de sumar los subtotales y dividir el resultado al total de kW-hr  consumidos.

Mas estamos analizando un equipo que opera de 5 pm hasta las 24 hrs, siendo así que las horas usadas por cada kW-hr por dicho equipo reulta con la siguiente distribución en todo el mes de diciembre:

	hrs	$ Por cada kW-hr consumido en horario
Base	0	0
Intermedio	105	$    126.64
Punta	90	$    184.16
Demanda		$    177.78
Descuento FP		$        -9.28

El precio promedio de kW-hr de este equipo sería el siguiente: $ 2.46  pesos por kW-hr. lo cual es muy diferente al promedio obtenido de $1.74. La siguiente figura presenta a que se debe ese incremento del precio:

Si observan, se eliminan las horas más baratas y se mantienen las horas donde el precio de energía es mayor. El costo de la demanda se mantiene, ya que se usa siempre en horario pico y aporta totalmente al costo de ésta.

El costo marginal del equipo es totalmente diferente al obtenido en el promedio del recibo. Si el equipo se puede operar en otro horario sería recomendable para así disminuir su costo operativo. ¿Mas que sucedería en el caso de la iluminación, que se maneja en un horario fijo, y que dicho horario  siempre coinsidirá en  el horario pico? Les recomiendo que hagan el ejercicio.

Teniendo un costeo más realista del equipo en vez del costo promedio del recibo, se aprecian los costos reales en áreas productivas, inclusive permite aplicar el costeo basado en actividades (ABC, un término muy común entre contadores). Y divagando dentro del área de contabilidad, mi siguiente pregunta sería  ¿como aplicarían el gasto de iluminación? ¿como gasto variable o gasto fijo?

Ahorrando Aire Acondicionando Diseñando con la Cabeza

   Muchas de las construcciones en Mexico son diseñadas sin pensar en el ahorro de energía, principalmente la consumida en el aire acondicionado. Para evitar o disminuir el uso excesivo de energía eléctrica al  climatizar un espacio, es mejor diseñar éste considerando elementos adecuados para aminorar los efectos del sol; tales como el uso de sombras, materiales aislantes, techos verdes, chimeneas solares, etc. Estos componentes se denominan pasivos, ya que eliminan el uso de aires acondicionados y maquinaria dedicada a la climatización.

   Un ejemplo de los elementos pasivos mas simples es el uso de sombras, y en este artículo describiré un caso de un local comercial, cuyo frente mira totalmente hacia el sur.  En invierno, que es cuando el sol se encuentra a su menor elevación y portal  la radiación solar entra de lleno a través del gran ventanal de la fachada

   En la figura 1  presento los bosquejos del local. En el lado izquierdo presento la fachada en su configuración original, y en la derecha presento la adición de elementos que proporcionen sombra en el ventanal principal


   Al agregar los elementos de sombra, éstos disminuyen los efectos del sol en el espacio que tiene el gran ventanal. Para mostrar ésto, presento los resultados de una simulación durante el 5 de enero, dentro del horario de 10 am a 5 pm. Los resultados presentan mediante colores la energía requerida por el aire acondicionado, llendo del color azul, pasando por el verde , el naranja y el valor más alto es el rojo. El intervalo manejado en la animación es de una hora.

En la figura 2. se aprecia cómo en el espacio simulado con sombras, es menor la energía requerida por el aire acondicionado conforme va avanzando el día.

En el siguiente gráfico represento la energía requerida de enfriamiento del área central a lo largo del año. Las líneas azules presentan el consumo sin el uso de sombras y las líneas rojas presentan el consumo agregando los elementos que dan sombra.

   Podrán apreciar que se reduce el consumo en invierno, que irónicamente es cuando más se consume aire acondicionado. En verano se consume menos, ya que es época de lluvias, y hay menor radiación solar. Estas simulaciones las realizé considerando el clima de San Luis Potosí. Con las sombras se genera un ahorro de 10% al año en el consumo de aire acondicionado en el área central. Adecuando mejor la sombras se puede lograr tal vez un 20%.

   Al agregar las sombras se logran ahorros, y se puede lograr más usando otros elementos pasivos, como techos verdes, mejores materiales aislantes; de tal manera que  inclusive se elimine totalmente el uso de aire acondicionado.

Cuanto nos costará mañana la electricidad, parte II

Previamente presenté el comportamiento del precio de la electricidad en  México en los ultimo años (Parte I). Al ver las tendencias, la inflación vieron los industriales en el cost de la energía eléctrica  fué mucho más elevada (8.5%) que la la inflación reportada por el INPC (4.3%.). Ahora buscaremos que factores son  los que definen el precio que CFE asigna a los industriales.

Al final del previo artículo presenté el historial del pecio del petróleo WTI (western texas)  y el historial de la tarifa HSL. Si junamos ambas, (fig.1) se entiende que el cobro KW-hr esta relacionado al precio internacional del petróleo; específicamente en el combustóleo, que es un derivado del petróleo.


Fig. 1  fuente: www.eia.gov y www.cfe.gob.mx

Hace dos sexenios gran parte de nuestra generación eléctrica se basaba en plantas que consumían combustóleo, más esto ha cambiado últimamente (fig. 2).  CFE ha ido reemplazando la tecnología a base de combustóleo por la de gas natural. debido a que es un combustible más limpio, la tecnología basada en él es más eficiente,  y será uno de los combustibles más accesibles en el futuro. Inclusive la energía generada por gas natural empezó a ser más presente a partir del 2010. 



 Fig. 2, Energía generada por gas natural y combustóleo.
Fuente: Sistema de Información Energética  www.energia.gob.mx


Ya encontramos los energéticos principales de CFE cuyos costos rigen al precio de la electricidad. Sólo que éstos no son los únicos factores que rigen los precios. CFE es una paraestatal, la cual no se rige por el  libre mercado, sinoa la política gubernamental. Es el estado quien tiene la última palabra, quien define el precio final y los subsidios que aplicará. Un ejemplo de tal poder se aprecia en el cambio del precio en la energía pico (fig. 3), cuando en enero y marzo del 2008 se redujo sustancialmente el precio de energía en la hora pico (acuerdos que modifcan tarifas).



 Fig. 3   Fuente: www.cfe.gob.mx

Tenemos los factores principales: el petróleo y  gas natural como insumos, y principalmente la política nacional. Los dos primeros se rigen en precios en el mercado mundial, el último depende del gobierno que tengamos y la política que quiera dirigir.  Para definir el precio futuro tenemos que considerar las tendencias futuras que tendrán los tres. En la tercera parte vislumbraremos tanto el precio del petróleo, el gas natural y la política nacional.

¿Ustedes consideran que la electricidad se seguirá incrementando por arriba o igual que la inflación en los siguientes años? Pueden contestar en la parte derecha del menú.