Anexo 2.

Instituto de Investigaciones Eléctricas
Artículo técnico/Boletín IIE, marzo -abril de 1997
El cambio de horario de verano: ahorros en consumo y demanda, y reducción de contaminantes

Según estudios realizados en diversos países en donde el cambio de horario es ya una costumbre, el efecto de esta medida impacta principalmente a los usuarios domésticos y, en particular, a la iluminación artificial [Ebersola, N. et al., 1974; Hillman, M., 1993; Dingel, J. et al., 1981; Cavalcante, V. et al., 1988; Dirección Sectorial de Energía, 1991].

Además, el horario de verano tiene algunos efectos secundarios importantes, entre otros: creación de una conciencia energética; reducción en el uso de combustibles; reducción en la emisión de contaminantes; menores situaciones de riesgos de asaltos en las noches; disminución del número de accidentes; llevar a cabo en las tardes actividades que normalmente no se hacen por falta de luz natural (caminar, ir de compras, visitar a los amigos), y tener el mismo horario que nuestros principales socios comerciales.

Actualmente, el programa de ahorro de energía eléctrica, a través de la estructuración sectorial del programa de gasto e inversión públicas del sector eléctrico, incide en el crecimiento y desarrollo de los sectores estratégicos de la economía mexicana que están directa e indirectamente encadenados con el sector eléctrico [Treviño, M., 1996].

Lo anterior dio lugar a la realización de un proyecto de investigación, el cual se formalizó a través de un grupo de trabajo formado por las siguientes dependencias: Comisión Federal de Electricidad (CFE), Fideicomiso para el Ahorro de Energía (Fide), Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico (PAESE), Luz y Fuerza del Centro (LyFC), Comisión Nacional para el Ahorro de Energía (Conae) y el Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE).

Potencial de ahorro

Para evaluar el potencial de ahorro se realizaron dos estudios previos, uno que considera exclusivamente el por ciento dedicado a iluminación natural en función del rango de consumo y otro que considera, además, la forma de uso de la iluminación artificial.

Por ciento dedicado a iluminación artificial

En 1992, el PAESE realizó una evaluación preliminar del potencial de ahorro, en caso de que se implantara el horario de verano [Sada Gámiz, J. y H. Buitrón, 1997].

Dicho cálculo consideró exclusivamente tres variables: número de usuarios por rango de consumo, según la información de la facturación de la CFE; a cada rango de consumo se le asignó un por ciento dedicado a iluminación artificial; la parte de iluminación artificial es de cuatro horas y gracias al horario de verano se reduce a tres. Lo anterior dio un ahorro de 1 062 GWh, correspondiente al 1.1% del consumo nacional, considerando datos de 1991 de la CFE (consumo total = 90 149 GWh).

Variables que influyen en la iluminación artificial

En forma complementaria al estudio realizado por el PAESE, la Conae solicitó al IIE un estudio que desagrega las variables que influyen en el consumo de iluminación artificial: la localización geográfica, latitud y longitud; los hábitos, hora de levantarse y acostarse (por grupos de personas); el número de usuarios en cada región considerando los ábacos de la CFE, costumbres y clima; por ciento de energía destinada a iluminación, y rangos de consumo [Ramos Niembro, G. et al., 1995].

Los resultados arrojaron un rango de ahorro, en función de diversos escenarios, que variaba desde 0.82% hasta 1.1%.

Diseño del experimento

Para conocer en detalle el efecto en el consumo debido a la acción del horario de verano, se planteó una estrategia de análisis consistente en monitorear a diversos usuarios en el país y realizar un estudio detallado de los consumos de energía antes, durante y después de la implementación de tal medida.

El detalle de tal estrategia, así como la validación de la misma utilizando información del Cenace, ha sido publicada en diversos trabajos [Ramos Niembro, G. et al., 1993; Ramos Niembro, G., 1993; Ramos Niembro, G. y Rodrigo Díaz, A., 1994; Ramos Niembro, G., 1996].

Impacto del CONSUMO DE HORARIO DE VERANO (CHV) en consumo y demanda.

El consumo y la demanda por la acción del horario de verano se modifica en las horas en que éste tiene impacto, esto es, en las mañanas, cuando el usuario se levanta, y en las tardes, antes de que se acueste. A continuación se explica, utilizando una curva de demanda, cómo se modifica el consumo y la demanda.

Ahorro en consumo

La figura 2 muestra dos curvas de demanda del alimentador Nezahualcóyotl, la cual provee de energía a 18 mil usuarios domésticos; una de ellas correspondiente al mes de marzo, sin cambio de horario, y otra al mes de abril, una vez que se implementó el nuevo horario de verano.

Si se analiza la curva desde el punto de vista forma, se puede decir que un usuario "típico" tiene un consumo bajo de las 00:00 horas a las 04:00 horas, pues en ese lapso está dormido y la única energía eléctrica que se utiliza es la del refrigerador y algo de iluminación artificial; a partir de las 04:00 y hasta las 08:00 horas existe un incremento, dado que comienza el uso de energía básicamente en iluminación artificial, tostadores de pan, plancha, etcétera; de las 08:00 a las 18:00 el ama de casa o alguna otra persona se encarga de la limpieza del hogar (casi siempre en el transcurso de la mañana), lo que en consecuencia da un incremento "suave" de energía; al medio día y en las tardes se utiliza luz en la elaboración de la comida, para hacer tareas, ver televisión, escuchar la radio; de las 18:00 a las 21:00 horas se tiene un incremento brusco, debido principalmente al uso masivo de la iluminación artificial; y de las 21:00 a las 24:00 aproximadamente, el uso de energía decrece de manera abrupta, pues el usuario se va a acostar (en forma escalonada).

Si ahora se analizan ambas curvas desde el punto de vista magnitud, se observará el efecto del cambio de horario de verano. En las primeras horas de la mañana el consumo es el mismo; en las mañanas -debido a que en la ciudad de México se tiene una mayor obscuridad en el mes de abril que en el mes de marzo- los usuarios consumen más energía en iluminación artificial, pero sólo hasta la hora en que sale el sol, pues los que se levantan "antes de que salga el sol", seguirán utilizando la misma energía con y sin horario de verano; a lo largo del día, como el horario de verano no tiene ningún efecto, ambas curvas son idénticas; en el atardecer, donde se gana una hora más de iluminación natural, los usuarios encienden las luces más tarde y, por ende, consumen menos; finalmente, los usuarios se acuestan a la misma hora y en forma escalonada, tal y como lo hacen sin el cambio de horario.

Es conveniente recordar que el pequeño consumo en exceso en las mañanas desaparece como a mediados de mayo, debido a que el sol ya sale más temprano.

Ahorro en demanda

Tomando también como ejemplo las curvas de la figura 2, el ahorro en demanda se observa en las noches (la magnitud máxima en el mes de abril es menor a la de marzo). Esta situación se debe, sin duda, al cambio de hábitos; las personas no utilizan la iluminación artificial ni en la misma forma, ni con la misma intensidad.

Resultados obtenidos en consumo

Para evaluar el ahorro debido al horario de verano se utilizó información de dos fuentes: las mediciones puntuales en los 620 usuarios considerados en la campaña de medición (560 domésticos, 28 comerciales y 14 industriales) y la de los registros del Centro Nacional de Control de Energía (Cenace).

Sector doméstico

En las regiones donde el clima no impacta en el consumo, como es el caso del Distrito Federal (véase la figura 2), el ahorro obtenido por el horario de verano es la diferencia entre las áreas de las curvas de demanda en las horas donde tiene impacto el horario de verano; es decir, entre las 05:00 y las 09:00 horas, y entre las 18:00 y las 24:00 horas.

En el caso de ciudades donde el clima es caluroso se pueden presentar dos casos: en los meses donde se tiene un pequeño cambio de temperatura, llamémosle "caluroso benigno", es posible utilizar un modelo de regresión lineal para aislar el efecto de la temperatura; y cuando se trata de evaluar zonas con clima "caluroso extremo" donde el consumo puede variar hasta diez veces debido al uso del aire acondicionado, el estudio se realiza a través de diversas técnicas como el análisis espectral.

La figura 3 muestra el análisis comparativo en el caso de clima benigno, mientras que la figura 4 presenta el caso de clima extremoso. La figura 5 es el ejemplo de cómo varía en climas extremosos la demanda, día a día, debido al incremento en la temperatura.

En lo que respecta al efecto en el consumo en iluminación artificial dada la localización geográfica, la figura 6 muestra la diferencia entre dos grupos de usuarios del mismo rango de consumo, uno en Mérida, Yucatán, y otro en Ciudad Juárez, Chihuahua, cuya "diferencia geográfica" es de una hora de iluminación.

En conclusión, el ahorro de energía en consumo en los usuarios domésticos fue de 942 GWh, calculado con los datos del Cenace.

Los ahorros que se obtuvieron utilizando las mediciones puntuales se detallan en el cuadro 1, el cual muestra el ahorro por región representativa de la muestra y su extrapolación a cada estado, a través de una relación directa de ahorro versus número de usuarios.

Sector comercial

No se detectaron ahorros en el sector comercial. En las figuras 7, 8 y 9 se muestran casos típicos de usuarios comerciales.

La figura 7 es una tienda de departamentos que no modificó su horario de trabajo, por lo que su "perfil" de consumo es el mismo; la demanda sí varía, pero por el uso de aire acondicionado.

La figura 8 muestra a un usuario que amplió su horario de servicio a los clientes; es decir, abrió una hora más.

Finalmente, la figura 9 muestra el caso de un comercio con un techo parcialmente translúcido que en las tardes enciende las luces una hora después, con el ahorro correspondiente. El incremento en la demanda se debe al uso de aire acondicionado.

Sector industrial

Las mediciones realizadas a los usuarios industriales permiten concluir que no existe un ahorro en el consumo de energía eléctrica debido al cambio de horario durante el verano.

En las figuras 10 y 11 se pueden observar dos casos, los cuales muestran el mismo consumo a lo largo del día durante los meses de marzo y abril. El primero es una empresa cementera, mientras que el segundo es la subestación Estrella del Transporte Colectivo Metro de la ciudad de México.

Resultados obtenidos en demanda

La acción del horario de verano en la demanda de energía es un aspecto muy importante, ya que impacta directamente en la capacidad instalada del sistema eléctrico. Estudios preliminares realizados en 1992, concluyeron que el ahorro podría alcanzar los 180 MW.

Se utilizó la información del Cenace que corresponde al sistema interconectado para hacer la evaluación de la reducción en demanda por el horario de verano.

Principio de evaluación

El principio de evaluación, mostrado en la figura 12, se basa en que el sistema eléctrico tiene dos picos máximos, uno generalmente en mayo (llamado pico de verano) y otro en el mes de noviembre o diciembre (llamado pico de invierno). Tradicionalmente el pico de verano ha sido mayor al de invierno y por primera vez en 1996 la demanda máxima no se dio en el mes de mayo sino en diciembre. Tal situación se atribuye a la acción del horario de verano.

En consecuencia, la reducción en demanda por la acción del cambio de horario de verano será la diferencia entre la demanda máxima que se hubiera tenido sin la acción del cambio de horario menos la demanda máxima de invierno.

Para obtener la demanda máxima que se hubiera tenido sin la acción del cambio de horario de verano se deben sumar la demanda máxima de mayo y la disminución de la demanda debido al nuevo horario. Esta última cantidad se determinó calculando los "escalones" obtenidos en las transiciones de marzo-abril y octubre-noviembre.

Resultados obtenidos

De los resultados obtenidos, las magnitudes en ambas transiciones (marzo-abril y octubre-noviembre) difieren. Las causas de tal variación se pueden atribuir al crecimiento de la planta productiva, a la demanda de la época del año y a los requerimientos de iluminación artificial diferentes por efectos del mes, entre otros factores.

Contaminantes

En el sentido y contexto de los ahorros presentados en consumo, se tiene una disminución de 1.71 millones de barriles equivalentes de petróleo, lo cual representa una reducción considerable de contaminantes.

El detalle de los diferentes contaminantes evitados se presenta en el cuadro 3.

CUADRO 3

Reducción en contaminantes en las zonas de generación de energía eléctrica.

Conclusiones

Los propósitos que justificaron la implementación del horario de verano se han cumplido en términos generales y en algunos aspectos se han rebasado:

• El ahorro en consumo fue de 943 millones de kWh, equivalentes al 0.83% del consumo total anual de 1995. Los usuarios domésticos pagaron 463 millones de pesos menos.
• La demanda máxima disminuyó 529 MW, esto es 2.6% de la demanda máxima anual. Esta cifra se asemeja a una inversión del orden de los 4 200 millones de pesos.
• El ahorro estimado en combustibles es igual a 1.71 millones de barriles de petróleo.

El horario de verano ha sido una medida benéfica en todos los aspectos, por lo que al seguirse aplicando, cada año se alcanzarán los mismos beneficios.

Referencias

Beneficios potenciales en el sector residencial por el cambio de horario, reporte interno, Conae, 1992.

Cavalcante Fialho, Vicente et al., A implantaçâo do horário de verâo em caracter permanente no país, Ministério das Minas e Energia, Brasil, reporte 392, 25 de marzo de 1988.

Covarrubias R., Rogelio, "El cambio de horario durante la época del verano en México", Boletín IIE, vol. 20, núm. 1, enero-febrero de 1996, pp. 3-10.

Dingel, John D. et al., A bill to promote energy conservation by providing for daylight saving time on an expanded basis, and other purposes, Committee on Energy Commerce House of Representatives, Ninety-Seventh Congress, serial núm. 97-61, 23 de junio de 1981.

Dirección Sectorial de Energía, Evaluación de los resultados del cambio de hora, Ministerio de Recursos Naturales, Energía y Minas, Costa Rica, reporte s/n, 8 de marzo de 1991.

Ebersole, Nancy et al., The year around daylight saving time study, US Department of Transportation, reporte DOT-TSC-OST-74-11.I, junio de 1974.

Hillman, Mayer, Time for change: setting clocks forward by one hour throughout the year, Policy Studies Institute Report, 1993.

Ramos Niembro, Gaudencio, Ahorros en consumo y demanda debido al cambio de horario, utilizando información del sistema eléctrico nacional (Cenace), informe IIE-10594-10, diciembre de 1996.

Ramos Niembro, Gaudencio, An strategy to evaluate daylight saving time in Mexico, 5th Alberta Exposition and Conference on Power Quality, Calgary, Alberta, Canadá, octubre de 1993.

Ramos Niembro, Gaudencio, "Metodología para la evaluación del ahorro de energía debido al cambio de horario durante la época del verano", Boletín IIE, vol. 20, núm. 1, enero-febrero de 1996, pp. 14-17.

Ramos Niembro, Gaudencio et al., Ahorro de energía debido al cambio de horario de verano, 12 reportes técnicos a la CFE-Fide bajo el proyecto 10202, 1993.

Ramos Niembro, Gaudencio et al., Análisis del ahorro en usuarios domésticos debido al cambio de horario en el verano y pronóstico de ahorro para 1996, informe IIE-10594-8, diciembre de 1996.

Ramos Niembro, Gaudencio et al., Estimación del tiempo de uso de la energía eléctrica en iluminación artificial en los sectores residencial y comercial, Conae, IIE, reporte del proyecto 10378, 1995.

Ramos Niembro, Gaudencio y Rodrigo Díaz A., Mathematical model and computer system to evaluate the daylight saving time in Mexico: preliminary results, 56th American Power Conference, Chicago, Illinois, Estados Unidos, abril de 1994.

Sada Gámis, Jesús y Horacio Buitrón, Bitácora para el cálculo del ahorro de energía eléctrica en iluminación artificial debido al cambio de horario en el verano, CFE-PAESE, informe interno, 1992.

Sada Gámiz, Jesús y Horacio Buitrón S., "El horario de verano. México, 1996", Revista Fide, año 4, núm. 16, septiembre de 1995.

Treviño G., Mateo, "Programa nacional de ahorro de energía eléctrica para el periodo 1995-2000", Boletín IIE, vol. 20, núm. 1, enero-febrero de 1996, pp. 4-5.

_____________________

Fuente: Documento tomado de la siguiente dirección de Internet: http://www.iie.org.mx/difusion/publica/bolma97/tec3ma97.htm

| Regresar | Indice |