El aparcamiento eficiente del siglo XXI: La optimización del consumo eléctrico

INTRODUCCIÓN

Uno de los retos de la sociedad del siglo XXI es el ahorro energético. La situación cada vez más inestable en el sector de producción de crudo y otras fuentes de energía, junto con las demandas de mejora medioambiental, hace predecible el aumento sostenido e imparable del precio de la electricidad. Todos los sectores que la consumen (doméstico, terciario, industrial) se verán afectados. El mundo del garaje y aparcamiento, como consumidor de electricidad, no es ajeno a este aumento progresivo en sus costes operativos a causa del encarecimiento de la factura eléctrica. Este artículo pretende analizar el origen del consumo energético eléctrico en garajes y aparcamiento y exponer las soluciones que permiten reducirlo mediante la optimización de sus instalaciones y equipamientos.

REPARTO DEL CONSUMO ELÉCTRICO EN GARAJES Y APARCAMIENTOS

Existen diferentes tipos de garajes y aparcamiento: exterior, edificio semiabierto y subterráneo. Nuestro estudio se centra en los semiabiertos y subterráneos. En ellos se consume energía eléctrica para el abastecimiento de los sistemas de iluminación, extracción de humos, elevación, detección de incendios y gases, cajeros de pago, control de accesos, tal como se muestra en la figura 1.

Figura 1.-Consumo de electricidad en un aparcamiento

El reparto cuantitativo del consumo de energía eléctrica (KWh) en un garaje o aparcamiento depende de su tipo constructivo, localización, condiciones de uso, horarios, ... Una estimación media sería la mostrada en la figura 2.

Figura 2.-Reparto medio del consumo eléctrico en un garaje o aparcamiento

El consumo de electricidad en iluminación (equivalente al 42% del consumo total) es casi siempre por luz fluorescente. Existen normativas que establecen los niveles mínimos de iluminación en edificios, incluyendo los garajes o aparcamientos.

El consumo de electricidad en extracción (equivalente al 38% del consumo total) se produce por la necesidad de renovación y evacuación del aire del recinto, contaminado fundamentalmente por los gases de combustión de los vehículos (monóxido de carbono CO, óxidos derivados del nitrógeno NOx, …). Existen normativas de obligado cumplimiento que obligan a disponer de sistemas de renovación del aire. Hay que hacer notar que también existen normativas que obligan a la instalación de sistemas de detección de monóxido de carbono CO, que activan una alarma en caso de niveles peligrosos del mismo.

Para una mejor comprensión del origen de consumos eléctricos y sus potenciales ahorros, diferenciaremos diferentes tipologías de aparcamientos semiabiertos y subterráneos:

Privados: Las plazas son de propiedad, alquiladas o de abonados. Son pequeños garajes, comúnmente de comunidades de vecinos. La iluminación se regula mediante temporizadores (retardo por tiempo) o manualmente. La extracción se regula mediante programadores horarios (tiempo on/off), o manualmente
Públicos: Las plazas son de rotación (a veces combinadas con abonados). Son garajes medianos y grandes, en el centro de las ciudades, centros comerciales y aeropuertos. La iluminación de estos locales suele ser de funcionamiento permanente, durante las horas de servicio del aparcamiento, no existiendo regulación automatizada (y frecuentemente tampoco se realiza manualmente). La extracción se regula manualmente, mediante programadores horarios y, en pocos casos, conectando los extractores a un mecanismo todo o nada (relé) de alarma de la central de monóxido de carbono CO.

Tal como podemos apreciar, existe un gran campo para el ahorro tanto de iluminación como de extracción de humos dentro de un garaje o aparcamiento.

Nota: No entramos a analizar el consumo de los “otros” elementos que consumen regularmente energía eléctrica de un garaje (elevación, sistemas de pago, control de accesos, detección de incendios, …) por no ofrecer individualmente un gran potencial de ahorro.

SISTEMAS PARA OPTIMIZAR EL CONSUMO ELÉCTRICO EN UN GARAJE O APARCAMIENTO

Los sistemas que nos permiten un ahorro contundente en el consumo de electricidad son:

a) Iluminación LED en vez de fluorescentes: La sustitución de los tradicionales fluorescentes por sistemas LED produce es, hoy día, una tendencia en auge. Efectivamente, el rendimiento lumínico del LED es tres veces superior al del fluorescente, o lo que es lo mismo, para unos lux equivalentes, el consumo eléctrico del LED es tres veces inferior al del fluorescente. Asimismo la vida útil del LED (aprox. 60000 horas) es mucho mayor que la del fluorescente (aprox. 3500 horas) por lo que los gastos derivados del mantenimiento favorecen enormemente al LED. Pero aún hay más, la regulación de la intensidad lumínica del LED es muy fácil y económica dado que estamos controlando un voltaje en corriente continua a menos de 50 Voltios. La misma regulación en fluorescentes es técnicamente posible pero muy costosa dado que deberíamos regular 230 Voltios en corriente alterna y el fluorescente no tolera demasiado bien la regulación (fatiga de encendido y mantenimiento del gas que reduce su vida). Por ello podremos, de una forma sencilla y económica, detectar la presencia (no presencia) de vehículos o personas dentro del recinto deseado (instalación de sensores de movimiento) y reducir (o incluso extinguir) la iluminación de la zona en cuestión (figura 3). Es por ello que el ahorro potencial en iluminación LED frente al fluorescente es mayor del 66 % que dijimos anteriormente. Este dependerá de mayor o menor tránsito de personas y vehículos, diferente en cada garaje o aparcamiento. Aún así, podemos establecer que el ahorro medio en iluminación en un aparcamiento con un tránsito del 50 % (la mitad del tiempo las luces están encendidas sin presencia de personas o vehículos) sería del 75%. Estamos diciendo pues que, en nuestro garaje medio que de cada 100 KWh consumía 42 en iluminación con fluorescentes, podríamos pasar a 11 con iluminación LED regulada, es decir que el ahorro potencial llegaría al 75%.

Figura 3.-Sistema de iluminación LED con regulación según detección movimiento

Figura 4.-Aspecto de un parking subterráneo con iluminación LED regulada.

La inversión en la iluminación LED es más elevada pero el periodo de amortización es razonable ya que, de media, al tercer año se produce el punto cero (la inversión se paga con el ahorro).

Figura 5.-Amortización de la inversión de la iluminación LED versus flourescentes.

b) Ventilación rampa según el CO en vez de manual o programada por tiempo: La instalación de un sistema de detección de monóxido de carbono CO (obligatoria en España y otros países) es una oportunidad para efectuar una óptima regulación de la energía eléctrica consumida en ventilación. Al sistema de detección de CO debemos pedirle que recoja el valor medio del CO en su zona de influencia y que disponga de una salida de control analógica proporcional al CO medido. Dicha señal la utilizaremos como variable de entrada en un variador de la velocidad del motor del ventilador de extracción de humos (técnicamente denominado variador de frecuencia o inverter). Cuando el valor medio del CO se acerque al valor de consigna asignado (50 ppm de CO) el motor funcionará a una velocidad muy lenta, que incrementaría si el nivel de extracción no fuera suficiente (figura 6). Un beneficio adicional del sistema es el arranque suave que produce un ahorro de energía eléctrica adicional y una mayor vida del propio sistema de extracción de humos. Con este sistema tenemos garantizado el mínimo consumo en extracción de humos. Una ventaja adicional es la gran disminución en el ruido del extractor dado que casi siempre funcionará a bajas revoluciones. En suma, en nuestro garaje medio que de cada 100 KWh consumía 38 en extracción de humos con sistemas convencionales (manual o programada por tiempo), podríamos pasar a 23 con ventilación regulada según rampa de CO, logrando ahorros de hasta el 40%.

Figura 6.-Sistema de ventilación rampa según nivel de CO

c) Sistema de Guiado de vehículos combinado con las mejoras anteriores: Tradicionalmente los sistemas de guiado de vehículos se instalan en un garaje o aparcamiento para aumentar el confort del usuario (facilitándole localizar plazas libres y en menos tiempo), para obtener una mayor rentabilidad del propietario del mismo (aumento del % de ocupación) y para proporcionar una imagen de modernidad al aparcamiento. Aunque pueda parecer una obviedad, el sistema de guiado de vehículos en un aparcamiento produce un ahorro energía eléctrica en el mismo. Si pensamos que los vehículos estarán menos tiempo en aparcar significa que contaminarán menos y que la extracción será menor (si es regulada por rampa de CO). También ahorrarán en iluminación (si el sistema es por LED y regulado en función de la detección, o no, de movimientos):

Figura 7.-Sistema de guiado combinado con iluminación LED y regulación de extracción por rampa CO

Figura 8.-Cuadro de control Sistema Parking Eficiente

COMPARACIÓN CONSUMO ELÉCTRICO SIN Y CON MEJORAS DE OPTIMIZACIÓN

Hemos visto que el ahorro potencial estimado que se lograría con las medidas propuestas es:

Iluminación: Iluminación LED, con regulación por movimiento: 75% ahorro

Extracción humos: Control extracción humos por rampa de CO 40% ahorro

Ahorro total consumo aparcamiento 47 % ahorro

El reparto cuantitativo del consumo de energía eléctrica (KWh) de nuestro garaje o aparcamiento es ahora diferente con la aplicación de las medidas de ahorro energético. Una estimación media sería la mostrada en la figura 9.

Figura 9. Reparto del consumo eléctrico en parking optimizado

Si comparamos la situación del consumo sin y con las mejoras que ahorran energía eléctrica (KWh) observaremos que, de un consumo inicial de 100 KWh pasaríamos e valores de hasta 53 KWh, generando así un ahorro potencial estimado, en el consumo total en electricidad en el aparcamiento, del 47%. Tal como hemos explicado, el ahorro variará en cada caso, dependiendo de las condiciones de uso, tipo constructivo, y tipologías de regulación tanto de la iluminación como de la extracción de humos.

Fig 11.-Consumo de electricidad (KWh) antes y después de medidas de ahorro

CONVENIENCIA DE LA MONITORIZACIÓN DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS:

Para la efectividad de cualquier medida de ahorro energético la monitorización de parámetros es clave. Es necesario instalar equipos de medida y un buen software Scada, a fin de comprobar la continuidad del buen comportamiento del consumo eléctrico, para detectar posibles anomalías o cambios que producirían un aumento del consumo. Un ejemplo se muestra en la figura 12. Mediante un software Scada conectado al sistema no solo podremos comprobar que el ratio ocupación del aparcamiento / consumo eléctrico es correcto sino que además nos permitirá saber con precisión el reparto del consumo (iluminación, extracción humos, …), el histórico de consumos y la generación de alarmas útiles para el operador (eventos). A efectos de mantenimiento es igualmente importante la instalación de equipos de medida de parámetros eléctricos para prevenir futuros problemas tanto en el importe del recibo eléctrico (potencia máxima, penalización por reactiva, tarifa plana, …) como en fallos de equipos que podrían poner en peligro el propio funcionamiento del parking (motores de extracción defectuosos, SAI desconectado, sistema de pago fuera de servicio, …). Si el software es de calidad, la tecnología nos permite incluso gestionar y controlar diversos aparcamientos desde un punto remoto, o incluso desde un teléfono móvil (tipo blackberry o similar). La instalación de equipos de medida es aconsejable no solo en la acometida o línea principal sino en las diferentes ramificaciones de la instalación eléctrica (iluminación, extracción de humos, elevación, sistemas de barreras y pago, detección de incendios y gases, …). También podría hacerse por plantas o zonas si el aparcamiento es mayor.

Figura 12.-Ejemplo de monitorización del consumo, general y por tipos, en un aparcamiento

RECARGAR VEHÍCULOS ELÉCTRICOS SERÁ POSIBLE SIN AMPLIAR POTENCIA:

El Vehículo Eléctrico (VE) es una realidad mediática que no se corresponde con el escaso número de unidades que hoy en día circulan ya por calles y vías. Esta situación cambiará cuando en las vitrinas de los concesionarios de vehículos (coches, motocicletas, bicicletas, vehículos industriales, autobuses, …) se muestre producto. Este cambio será efectivo ya dentro de pocos meses y, sobre todo en los próximos años ya que las grandes marcas automovilísticas están ya todas sumidas en el desarrollo de su propio VE. Los garajes y aparcamientos son un lugar idóneo para recargar el VE ya que es el lugar, aparte de la propia residencia o de la oficina, en donde estarán más tiempo inmovilizados. Pero la instalación eléctrica del garaje o aparcamiento ya construido, no dispone de una potencia sobrante para la recarga de VE. En la mayoría de casos no será posible una ampliación de la potencia suministrada por la compañía eléctrica. Por ello será extremadamente necesario reducir la potencia demandada para utilizarla en la recarga del VE. Como hemos visto anteriormente, la transformación del aparcamiento convencional en aparcamiento eficiente permitirá reducir la potencia en iluminación y extracción de humos de 100 a 53, lo que nos permitirá la recarga del VE sin necesidad de aumentar potencia, que en muchos casos no hubiera sido posible por razones técnicas.

Figura 13.-Recarga de un Vehículo eléctrico en un aparcamiento subterráneo con guiado e iluminación LED.

CONCLUSIONES:

El precio de la energía eléctrica es uno de los costes fijos del sector de aparcamientos y garajes que más ha crecido en los últimos diez años y que, de seguro, seguirá ascendiendo en los lustros venideros. Estimamos que, de media, el 80 % del consumo de energía eléctrica en un aparcamiento subterráneo o semi abierto, se emplea en su iluminación (42%) y su extracción de humos (38%). Lograremos reducciones de consumo cercanos al 50% mediante la instalación combinada de sistemas de:

Iluminación LED, con regulación por movimiento.

Extracción de humos, con regulación por rampa de CO.

Guiado de Vehículos, plaza a plaza.
Monitorización de parámetros eléctricos, y su gestión mediante software Scada.

La reducción de potencia, obtenida con los sistemas descritos, permitirá recargar los nuevos inquilinos del aparcamiento, o sea, los Vehículos Eléctricos sin necesidad de ampliar la acometida eléctrica.

El aparcamiento eficiente no es una opción, sino una realidad necesaria, en el siglo XXI. El ahorro de electricidad es solo uno de los beneficios de su imparable metamorfosis, aunque no el único. La fidelización de clientes, el mayor respeto del medio ambiente y la diversificación de la oferta (el parking como algo más que un armario de coches) completan una nueva visión, innovadora como nunca, de esta actividad.

Figura 14. - Resumen de tecnologías innovadoras en el aparcamiento del Siglo XXI