Experiencias de Estudiantes universitarios en la protección ambiental a partir de la eficiencia energética en el sector hotelero de Cuba

Artículo publicado Sep 2012 para The GreenCaiman por:

Bárbaro Fidel Medina Alvarez bfmedina@uclv.edu.cu y Cecilia Medina Correa cecilia.medina.correa@gmail.com

1-Resumen:

En el trabajo se presentan los resultados de investigación de estudiantes de la Facultad de Mecánica en Universidad Central de Las Villas sobre eficiencia energética y protección ambiental en el sector hotelero. Se propone un procedimiento para la introducción del Sistema de Gestión Eficiente de la Energía, lo cual permite la implementación de un paquete de medidas organizativas y técnicas que conduzcan a elevar significativamente la eficiencia energética en las instalaciones hoteleras. Se presentan los principales portadores energéticos del hotel desagregados por cada año, área del hotel y equipo o instalación consumidora de energía y se realiza una propuesta de empleo de energía renovable en el hotel que permita sustituir parcialmente el suministro de energía eléctrica generada con  combustibles fósiles empleando como herramienta de análisis el sistema canadiense RETScreen.

Keywords: eficiencia energética,  potenciales de ahorro en turismo, RETScreen.

2-Introducción

El  costo de la prestación de servicios de un hotel puede definirse como la expresión monetaria de los recursos de todo tipo empleados en el proceso de atención a los huéspedes y usuarios de la institución. Un componente alto en el costo de prestación de servicios es el costo energético que en instalaciones internacionales oscila entre el 4% y el 7% (Campos 2000). En Cuba, en las cadenas Cubanacán, Gran Caribe, Isla Azul y Horizontes, este indicador oscila entre 8 y 16 % y puede llegar hasta 20 % en hoteles que tienen una infraestructura muy atrasada y bajos niveles de comercialización  (Álvarez O. 2010). Elevar la eficiencia energética del sector hotelero es una  vía indispensable para disminuir el costo energético y lograr la sostenibilidad financiera y ambiental del sector.

Para el análisis de la eficia energética en el sector hotelero se emplea con frecuencia el índice de eficiencia energética en kilowatt hora por Habitación día ocupada (kWh/HDO).

La utilización racional de la energía en el sector hotelero se puede implementar en varios procesos y equipamientos donde el consumo es significativo, por ejemplo: en los sistemas de alumbrado, de climatización, de bombeo  de agua y sistemas de producción de agua caliente entre otros. La gestión energética como herramienta trata de gestionar de forma específica y eficiente cada uno de los portadores energéticos que se utilizan para la producción de calor, frío, en un determinado edificio o industria, de forma que se reduzca su consumo al mínimo y con ello los costos en $/mes, manteniendo y mejorando las prestaciones que se requieren, pero respetando toda la normativa técnica, de seguridad y medioambiental en vigor, con el resultado de un importante ahorro de las energías disponibles.

Un grupo de estudiantes de la Facultad de Mecánica de la Universidad Central de Las Villas trabaja desde el año 2009 hasta la fecha en la búsqueda de alternativas para elevar la eficiencia  energética del sector hotelero cubano. El resumen del trabajo realizado presenta como Objetivo general: Implementar un procedimiento para la introducción en el sector hotelero del sistema de gestión eficiente de la energía.

Como Objetivos específicos

  1. Aplicar las herramientas del sistema de Gestión de Eficiencia de la Energía para determinar los potenciales de ahorro de los principales portadores energéticos del hotel en los últimos 3 años de su puesta en marcha.
  1. Proponer una alternativa para el empleo de energía renovable en el hotel que permita sustituir parcialmente el suministro de energía eléctrica generada con  combustibles fósiles

3-Desarrollo

El trabajo realizado en conjunto con técnicos de un hotel del Norte de  Villa clara permitió a los estudiantes desarrollar un  procedimiento que utiliza como índice de referencia para valorar los consumos energéticos las habitaciones días ocupadas (HDO) por los turistas. Incluye un diagnóstico de primer nivel de la instalación en estudio, la determinación de la estructura de consumo de los portadores energéticos en un periodo de tiempo que contemple las etapas de alta y baja turística y la aplicación de las herramientas del sistema de gestión eficiente de la energía.

La innovación presenta como ventaja que permite determinar  potenciales de ahorro energético relacionados con el nivel ocupacional del hotel que con otros procedimientos no se pueden visualizar y brinda la posibilidad de emplear nuevos indicadores de eficiencia energética para las instalaciones hoteleras.

Las acciones científicas – tecnológicas que dieron lugar a la innovación se describen a continuación.

Determinación de estructura de consumo de portadores energéticos

Para el análisis de los portadores energéticos consumidos se estableció un sistema riguroso de toma de  los registros de consumos energéticos de los últimos 3 años. Los portadores energéticos no renovables fueron: Energía Eléctrica, Gas licuado del petróleo (GLP), Diesel y  Gasolina. Para cada año se determina gráficamente la estructura de consumo de portadores según se muestra en la figura 1.  Se analiza el comportamiento de los consumos de los potadores más representativos durante el período analizado.

Fig.1 Pareto de Estructura de Consumo del año 2011.

En el caso de estudio para el año 2011 se observa que la energía eléctrica es el portador que en todos los meses posee el mayor porciento de consumo. El mayor consumo correspondió a los meses de mayor ocupación del hotel. El gráfico permite detectar si existen anomalías entre el consumo y el nivel ocupacional de hotel. Por ejemplo, se observa que en el mes de agosto a pesar de que la ocupación del hotel es baja,  los consumos de todos los portadores aumentaron al igual que lo hizo el principal portador energético que es la energía eléctrica. La estratificación de los consumos de energía se llevó a cabo hasta las diferentes áreas y equipos consumidores. Se determinó la distribución del consumo de energía eléctrica por servicios prestado en todo el hotel. Esta distribución se muestra en la figura 2:

Figura 2. Distribución de consumos de energía por servicios prestados.

Se puede observar en la figura 2 que la climatización es el mayor consumidor de la energía eléctrica. Esto se explica porque en la región del Caribe la temperatura promedio diaria es más alta que en otras regiones del mundo. Otro consumo destacado y que hay que tener en cuenta en la eficiencia energética del hotel es la refrigeración ya que las exigencias de los hoteles de 5 estrellas exige del empleo de más de 15  cámaras frías para la conservación de los diferentes productos.

Determinación de la energía no asociada al nivel ocupacional del hotel

A partir de los gráficos de consumo de Energía Eléctrica por HDO en el tiempo de cada año y de dispersión del consumo de electricidad vs HDO se obtiene el indicador de energía no asociada al nivel ocupacional del hotel.

En las figuras 3 y 4  se muestran ejemplos de los gráficos construidos  para diferentes años.

En el gráfico de la figura 3 se puede identificar periodos en que  se producen comportamientos anómalos como el que se presenta en el mes de febrero.

 

  

Fig.3 y 4 Relación de consumo de EE vs. HDO en el año 2011

A partir de la recta obtenida en el gráfico de dispersión para cada año se puede determinar el punto de intercepto  en el eje  de la energía eléctrica consumida. La obtención de este valor posee un significado importante para el hotel porque es precisamente sobre este indicador donde existen potenciales de ahorro de energía en la instalación. Por ejemplo, se determinó que para el año 2011 la energía consumida no asociada al nivel ocupacional del hotel fue de 242 MWh. Se determinó que tanto por ciento representa esta energía no asociada con respecto de la media mensual correspondiente a cada año y se calcula el valor en divisas que paga el hotel por este consumo.

Determinación del indicador kWh/HDO.Se construyen los gráficos de comportamiento del  el índice de consumo vs. HDO de los años analizados.

Figura 5. Índice de Consumo vs.  HDO en los meses analizados 2011.

En la figura 5 se muestra como el índice de consumo aumenta al disminuir nivel ocupacional del hotel HDO. Esto se debe a que aumenta el peso relativo de la energía no asociada a las HDO respecto a la energía que si está asociada a las habitaciones ocupadas. La innovación propone el seguimiento del índice de consumo en el sector hotelero mediante un gráfico como el presentado en la figura 6.  Se marca con dos líneas negras continuas el rango de índice de consumo con que opera las cadenas hoteleras. Esto permite analizar el comportamiento de los índices en los meses de alta turística y fuera de este periodo para tomar medidas organizativas que permitan mantener el índice en el rango requerido.

Fig. 6 Relación de Índice de Consumo vs meses

Como resultado de la introducción de la innovación en el hotel de caso de estudio se identificaron un grupo de elementos principales que afectan la eficiencia energética del hotel y los índices de consumo.

Se propuso implementar un conjunto de medidas organizativas y tecnológicas que conllevaron a que el personal de servicio del hotel elevó su profesionalidad y compromiso con la explotación eficiente del hotel.  Las medidas están descritas en los trabajos de tesis realizados por los estudiantes.

4- Propuesta de alternativa para el suministro de energía renovable al hotel caso de estudio.

Se determinó  la demanda diaria de energía del hotel y se analizó la propuesta de sustituir el suministro de energía correspondiente los servicios de refrigeración de las cámaras frías las cuales constituyen el 20% del total de la energía consumida diariamente. Paradeterminación de la distribución horaria de demanda de electricidad en refrigeración de las cámaras frías se tuvieron en cuenta que durante los horarios de la noche y la madrugada las cámaras frías permanecen cerradas y el consumo disminuye al mínimo. En el horario de preparación de los alimentos a partir de las 7:00am comienza a elevarse el consumo de energía eléctrica por estar frecuentemente abriéndose las puertas de las cámaras hasta alcanzar un valor máximo de 500 kW en el horario de las 12:00pm.

Figura 7. Curva de demanda de energía eléctrica de las cámaras frías.

Para suplir esta demanda energética se valoró la alternativa de suministro de electricidad a partir de una  fuente de energía renovable, en este caso la solar fotovoltaica. Se empleó en el análisis de la propuesta de suministro de energía eléctrica por fuente solar fotovoltaica  el programa de computación de Canadá RETScreen versión 4.

Los datos del panel solar escogido para el suministro de la demanda eléctrica en el área de las cámaras frías se presentan en la figura 8. Los precios del panel mono-Si –BP 4175 en el mercado internacional reportados por British Solar  de 385.00USD por unidad.

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Figura 7. Datos del panel solar mono-Si –BP 4175

Para cubrir la demanda de 510 kW se necesitan 2915 paneles fotovoltaicos los cuales ocupan un área de 3672 m2.

Conociendo que el precio del panel en el mercado internacional es de 2.20 USD/W la cantidad total de la inversión es de 1 500 000.00 USD donde está incluido el costo de los 2 915 paneles y los costos por concepto de otras  labores. Conociendo que el precio actual a lo cual el hotel paga la electricidad es de  0,23 USD/kWh y que el sistema propuesto cubre la demanda en un año de 2 160 000 kWh. La cantidad de dinero que se deja de pagar al sistema  eléctrico nacional es de 496 800.00 USD.  De esta forma se determinó que la inversión se recupera en un período de tres años y seis meses.

La reducción de COde la propuesta es significativa  y cobra importancia por generarse la energía eléctrica en los generadores que están instalados en el mismo cayo. Y esta propuesta evita una reducción anual bruta de emisiones de 1 625 tCO2,  equivalente  a 330 autos y camiones livianos dejados de utilizar. La generación de electricidad con paneles fotovoltaicos no genera otros impactos ambientales como los ruidos o residuos de grasa y combustibles que si están presentes en otras alternativas de energía renovable.

Los benéficos ambientales se relacionan directamente con el ahorro en el consumo de portadores energéticos que plantea esta innovación lo cual lleva implícito una reducción de emisiones de gases contaminantes desde las principales fuentes generadoras de electricidad que en el caso de la cayería norte de Villa Clara, la generación es in situ, lo que incide directamente en la mejora del medio ambiento cercano a la fuente de consumo. De la misma manera se tributa en la reducción de la extracción  de combustibles fósiles que se emplean para satisfacer los servicios en las instalaciones hoteleras.

Conclusiones

  1. El portador energético más representativo en el hotel en los tres años  estudiados es la electricidad. La energía no asociada al nivel ocupacional del hotel  para este período de 3 años de análisis en el año 2009 fue  de 310.4 MWh, representando el 66.2 %  de la energía media consumida. A partir de las medidas implementadas , en el año 2011 el valor de la energía no asociada fue de 242.3 MWh, representando el 36.8%  de la energía media consumida
  2. La inversión en la propuesta de suministro de energía eléctrica para suplir parte de la demanda de las cámaras frías a partir de una fuente solar fotovoltaica se puede recuperar en tres años y seis meses y con ella  se dejan de emitir a la atmosfera 1 625 tCO2.   

Bibliografía Consultada

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  2. Albolaez D. (2009) “Caracterización de los portadores Energéticos del Hotel Barceló Premium Cayo Santamaría” Tesis de grado UCLV.
  3. Alvarez O.(2010) “Aspectos conceptuales por la que se debe realizar la Gestión Energética en un Hotel”.
  4. Álvarez. M, Berriz.(2011). Manual para el cálculo y diseño de calentadores solares.
  5. BORROTO., Nordelo, A., Monteagudo Yanes J.P. “Al Ahorro de Energía en Sistemas Termomecánicos”. CEEMA. Universidad de Cienfuegos. Editorial U.C. Unión Eléctrica. Ministerio de la Industria Básica. La Habana Cuba. 2002.
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  11. Colectivo de autores CEEMA de Cienfuegos.(2002) Gestión Energón Energética Empresarial. ISBN 959-257-040-X.
  12. Sánchez J. (2010) Gestión integral de la energía en un hotel de Varadero.
  13. “Herramientas para la Gestión Energética Empresarial”  Observatorio. Maestría en Eficiecna Energetica. FIM. UCLV. 2012

 Galería de fotos

Imágenes de uno de los hoteles en Cayo Santa María donde fue realizado el estudio.
Imágenes de otro hotel en Cayo Santa María donde fue realizado el estudio.
Autor del artículo junto con los estudiantes que participaron en la investigación. Universidad Central de las Villas, Cuba

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