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Eficiencia energética en sistemas de iluminación
Indicadores parte II
Por: Fernando Augusto Herrera LeónProfesor
Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA [email protected]
Junio 23 de 2011
Parte IContexto energético-Fundamentos de iluminación
Parte II -Factores asociados con la eficiencia -Análisis de la eficiencia del sistema de iluminación -Indicadores de evaluación
Contenido
Indicadores energéticos
Fernando A Herrera L Universidad Nacional de Colombia
Eficacia lm/wFuentes
Eficiencia W / W
Rendimiento wc-s/wg-s
Equipos y accesorios
Indicadores energéticos
Fernando A Herrera L Universidad Nacional de Colombia
Densidad de potencia DPA W/m2
PEI Potencia especifica en iluminación W/ 100lx .m2
Valor de eficiencia energética en iluminación
LPA lighting power density AILPD W/ft2
Indicadores energéticos
Fernando A Herrera L Universidad Nacional de Colombia
LENI indicador numérico de energía por iluminación kWh / año . m2
CLD Coeficiente de luz diurna E in / E ex
Pesos por iluminación Costo $ / (k-lm*h)
Fluorescente Tubular
Fluorescente compacta
Incandescente
Clasificación por etiqueta
Fuente : Estudio U. Nacional – UPME
Indicadores DPEA
.
Indic adores energéticos
Frof leonardo Assaf U. Nacional de Tucuman
Promedio de eficiencia en iluminación PEI
Tipo de instalación w/m2x100 lx
Estado del arte 1
Promedio instalaciones europeas 3,1
Valor 1998 2,3
Valor 2003 2,1
Valor España oficinas 1,5…5.0
Promedio instalaciones Argentinas 6,6
Instalaciones Brasil 6,7
Instalaciones TF convencional 5,5
Instlacion LFC 6
Instalación Incandescente 10
Eficiencia energética en sistemas de iluminación
Diplomado en Seguridad Eléctrica en instalaciones eléctricas: Aplicación del RETIE
Iluminación área educativa
Aprovechamiento de la luz natural.
2010El coeficiente de luz diurna (CLD)
Relación entre la iluminancia promedio interior (Eint) producida por la luz natural en el plano de trabajo y la iluminancia promedio en el exterior (Eext) determinada en el mismo instante en un cielo uniformemente nublado y sin obstrucciones
Uso de luz natural.
Aprovechamiento de la luz natural.
Expresa la relación del porcentaje entre la iluminancia promedio interior producida por la luz natural en el plano de trabajo y la iluminancia promedio en el exterior determinada en el mismo instante en un cielo uniformemente nublado y sin obstrucciones.
Vida útil
Indicadores
“Pesos por iluminación”
Costo / (k-lm*h)
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia DRA
Iluminación producida
AdquisiciónReposiciónOperación
Oportunidad
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
Costo de operación de una bombillas
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
Indicadores
$ /(lm*1000h)
•Por tecnología•Por marcas para bombillas incandescentes•Por acabado para bombillas incandescentes•Por marcas para fluorescentes compactas•Por presentación para FC•Por marcas para Fluorescentes Lineales•Por diámetro para Fluorescentes Lineales
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia DRA
.
Indicador
($/klm-h)
FL 1 (T5 - T8-T12) 4,2 5,8
MH (Balasto reactor) 5,7 - 6.9
BFC 1 6 - 8,7
LED 8 11
Incandescente 16 - 21
OLED 40- 45
Fuente de iluminación
Fuente de
iluminación
Indicador
($/klm-h)
HP sodio 3,24 - 3,67
Inducción 3,86 - 4,15
Plasma 5,17
Mercurio 7,49
LED 11
Resultados de indicador de iluminación
.
Impacto de la sustitución hacia los usuariosEstimación del uso de iluminación
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
Impacto de la sustitución hacia los usuariosEstimación del uso de iluminación
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
.
Variación consumo de potencia activa
municipio de Usiacurí
00.10.20.30.40.50.60.70.80.9
11.1
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Hora
Po
ten
cia
(p
.u.)
Semana 1 Semana 5
.
Mercado de la iluminación en Colombia
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
.
Mercado de la iluminación en Colombia
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
.
Mercado de la iluminación en Colombia
Consumo de bombillos mercado con sustitucion de
incandescentes por BFC (residencial)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016
Año
Mil
lon
es
de
un
ida
de
s
Total Incandescentes BFC BFTFernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
Generación de residuos por fuentes de luz
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Año
Res
idu
os
(to
nel
adas
)
ResidencialIndustrialComercialOficialEducativo y hospitalarioAlumbrado públicoTotal
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
Contenido de mercurio lixiviado
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
Contenido de plomo lixiviado
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
.
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FUNDAMENTOS DEL SMAExperiencia internacional
Fuente: www.envirolite.co.uk
Costo posconsumo usuario tipo (alumbrado público) para Bogotá
$ -
$ 100,00
$ 200,00
$ 300,00
$ 400,00
$ 500,00
$ 600,00
$ 700,00
$ 800,00
2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Millo
nes d
e p
eso
s
COSTO ESCENARIO I Relleno COSTO ESCENARIO II - III Relleno
COSTO ESCENARIO I Exportación COSTO ESCENARIO II - III Exportación
.
Tendencias
•Uso de la luz natural•Uso de fuentes con mayor eficiencia y eficacia•Mejor desempeño lumínico : luz blanca, cálida, alto índice de reproducción del color.•Control continuo del flujo luminoso•Larga duración con flujo sostenido•Uso de materiales biodegrables y orgánicos
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA
Tendencias Tecnologías Alumbrado Público
Fuente: proyecto Vigilancia tecnológica COLCIENCIAS-CODENSA U. NACIONAL
Fuente: proyecto Vigilancia tecnológica COLCIENCIAS-CODENSA U. NACIONAL
Plasma.Plasma.
140 Lm/W
IRC ≈ 91%
Reproducción de colorVida Útil
•Amigable ambientalmente.•Alta Reproducción del Color.•Alta Eficacia ≈140 Lm/W.•Vida útil˃30.000 horas.
HPS: 3,24 $/kLm�hFluorescente: 5,18 $/kLm�h
Plasma: 5,17 $/kLm�h
Eficacia luminaria
Precio por Lumen
30.000 Horas
Imágenes tomadas de: http://www.lgtce.net/fileadmin/lgtce/Ordner_LG/Produktbeschreibungen/2008_PLS_LPS_Brochure__English__final.pdf
Inducción.
IRC ≈ 80%
Eficacia lumínica
Reproducción de color Vida Útil
HPS: 3,24 $/klm�h
Inducción: 3,86 $/klm�h
•Larga vida útil (60.000 Horas)•Bajo precio por Lumen.•Eficacia media ≈ 80 Lm/W
Precio por Lumen
80 Lm/W
Imágenes tomadas de: http://www.globalmarket.com/product/Induction-Roadway-Light-Outdoor-Light_12800487.html
60.000 Horas
Fuente: proyecto Vigilancia tecnológica COLCIENCIAS-CODENSA U. NACIONAL
LED de ALTA POTENCIA para AP.
IRC ≈ 80%
50.000 Horas
Eficacia lumínìca Reproducción de color Vida Útil
•Se proyectan 160-180 lm/W para el 2020.•Larga vida útil.•Eficacia media-baja ≈ 68 Lm/W•Alta inversión en investigación.
67 Lm/W
http://www.creeledrevolution.com/system/files/imagecache/testimonial_size/testimonial/photos/3043306769_c8f3d51f69.jpg&imgrefurl=
HPS: 3,24 $/klm�h
LED: 8 $/kLm�h
Precio por Lumen
Fuente: proyecto Vigilancia tecnológica COLCIENCIAS-CODENSA U. NACIONAL
Tendencias Tecnológicas Iluminación interior
• Utilización y aplicación de OLED comosistema de iluminación.
• Transmisión de datos a partir de lailuminación por LED.
• Iluminación de espacios y aprovechamientodel color para influenciar el estado de ánimo.
• Implementación de sistemas inteligentes deiluminación. (Control de flujo de lailuminación)
• Uso creciente de Luz Natural. (Luminoductosy diseños arquitectónicos)
OLED.
IRC ≈90 %
EficienciaReproducción de color
Vida Útil
45 $/kLm�h
Precio por Lumen
15Lm/W
•Alta reproducción del Color.•Altamente decorativo, flexible y de fácil instalación
•Baja vida útil.•Baja eficiencia ≈ 15 Lm/W •Bajo flujo luminoso
10.000 Horas
Fuente: proyecto Vigilancia tecnológica COLCIENCIAS-CODENSA U. NACIONAL
LED para Iluminación Comercial.
IRC ≈ 80% 50.000
Horas
Eficacia luminaria Reproducción de color Vida Útil
11 $/kLm�h
Precio por Lumen
35,2Lm/W
•Redes inalámbricas seguras.•Larga vida útil.•Baja eficacia.•Alta inversión en investigación.
Fuente: Yuichi Tanaka, Toshihiko Komine, Shinichiro Haruyama and Masao Nakagawa. “Indoor visible comunication utilizing plural white leds at lighting”. IEEE.
Imágenes tomadas de:http://www.24ledmedia.com/led-lighting-display-pj.html
Fuente: proyecto Vigilancia tecnológica COLCIENCIAS-CODENSA U. NACIONAL
Luminoductos.Luminoductos.
%IRC ≈100
%
No Aplica
Eficacia luminaria Reproducción de color Vida Útil
No aplica
Precio por Lumen
•Amigables ambientalmente.•Ahorro energético.•Luz natural.
No Aplica
Imágenes tomadas de: http://www.fredshed.co.uk/builders.htmhttp://www.rickardolson.com/Natural%20Lighting.htm
Fuente: proyecto Vigilancia tecnológica COLCIENCIAS-CODENSA U. NACIONAL
Programa de sustitución de bombillas
THD de tensión 1.6%
Bombillas Fluorescentes Compactas: (Para 30 BFC)
Combinación de cargas (medición)Para 16 BFC.
Efecto de tres tipos de carga(medición)
Tipo de carga THDi PF DPF Fase
Nevera + PC + 4BFC 52,2 % 0.82 0.92 Atraso
Nevera + PC + 16BFC 72,4% 0.79 0.99 Atraso
Nota: Aunque no se midió el THDv para el segundo caso se puede inferir de las formas de onda de tensión que este aumenta a incrementar la carga de BFC.
Fuentes bibliográficas • Programa de sustitución de bombillas en Colombia Universidad
Nacional de Colombia- UPME 2008
• Evaluación de residuos tóxicos en el sector de iluminación y pilas . Universidad Nacional de Colombia Ministerio de Ambiente y Vivienda 2009.
• Programa de especialización y Diplomando en Iluminación Universidad Nacional de Colombia 2009-2011
• Proyecto de vigilancia tecnológica en Iluminación Universidad nacional de Colombia CODENSA COLCIENCIAS 2010
• Uso racional y eficiente de la energía en iluminación . Carlos Kirschbaum, Elisa Colombo : UNT Argentina
Fernando A Herrera L Universidad nacional de Colombia
DRA