jueves, 9 de julio de 2015

ANTENAS CELULARES: Cáculo de la eficiencia energética

Las antenas o estaciones bases de las redes móviles  constituyen un elementos primordial, por el ser el elemento de acceso a la red móvil, por tanto deben estar adecudamente distribuidas para lograr una adecuada cobertura del servicio.


Los operadores de redes de telefonía móvil disponen de modelos para localizar, en el conjunto de las estaciones base de la red, aquellos focos de ineficiencia económica para depurarlos y corregirlos a medida que la evolución tecnológica lo permita. En este sentido, uno de los costes de operación importantes es debido a la ineficiencia energética de los emplazamientos para estaciones.





Es conveniente aislar las acciones de eficiencia energética para que, por si solas o combinadas con
una actualización tecnológica de los equipos, permitan calcular el propio rendimiento económico de éstas y mejorar de manera relativa el rendimiento económico general del emplazamiento.


La mejora de la eficiencia energética debiera implicar siempre una disminución de costes directos de la energía en la estación base, para ello debemos identificar las opciones de mejora:

a) Actuaciones de eficiencia energética sin cambio tecnológico de equipos.
-  Modificar el ajuste de la temperatura de explotación para los equipos, trasladando las baterías a un compartimiento climatizado.
- Cambiar a máquinas de free cooling, facilitar el efecto chimenea, mejorar la extracción de aire con ventiladores, apagado de portadoras, etc.
b) Aplicar soluciones de energías renovables: en emplazamientos de bajo consumo con grupo electrógeno o balance neto en caso de acometida.
c) Combinar el cambio de tecnología por otra de menor consumo con la utilización de las soluciones anteriores.

MODELO DE OPTIMIZACION ENERGÉTICO-RADIO

Con las redes 3G vino la posibilidad de utilizar unidades remotas de radio, RRU, que se instalan
cerca de las antenas y no necesitan acondicionamiento climático. Por todo ello, el punto de partida será conocer la calificación energética de todos los emplazamientos.


Acciones directas ligadas a la infraestructura: Son las soluciones aplicadas por los suministradores
de elementos de infraestructura (principalmente casetas, acondicionamiento y energía).

Acciones indirectas ligadas a los equipos: Son las aplicadas por los suministradores de equipos (principalmente equipos de radio).

ACCIONES DIRECTAS: Soluciones de Energia Eléctrica que deben  normalizarse, son:

Temperatura de explotación [TEMP]. Se puede subir la temperatura de explotación en torno a 30ºC con un ahorro en el consumo de AA del orden del 10-15 %.
- Ventilación [VENT]. En países con márgenes de temperatura exterior moderados, una solución consiste en aplicar técnicas de ventilación forzada (free cooling) cuando lo hace el propio
equipo compacto de AA, pero utilizando impulsores y extractores en caso de equipos de AA partidos.
- Alimentación mediante Energías Renovables [GREEN]. Sí y solo si el consumo de la estación base se ha optimizado lo máximo posible. El estudio de viabilidad se haría en base a tres premisas:
Carga total de la BTS [kWh] → De los equipos que hay que alimentar
Penetración renovable [Irradiancia solar, Vel. del viento, etc.] → Estudio de los parámetros de
dimensionamiento de sistemas de energía fotovoltaica, eólica, diésel, etc.
Coste local de la electricidad (On-Grid Sites) / diésel (Off-Grid Sites) → Para comparar el coste de la energía (€/kWh) actual (electricidad/diésel) con el renovable (sistemas fotovoltaicos, eólicos, híbridos, etc.)

ACCIONES INDIRECTAS: soluciones aplicadas a los equipos, cabría indicar las siguientes:

- Apagado de portadoras [ECO]. Actuando sobre el apagado de portadoras en periodos de bajo tráfico,
se puede estimar un ahorro entre un 15% del consumo de equipos 2G y un 10% de clima, prácticamente
un ahorro del 10% del total.
- Implantación de Cabezas Remotas [RRUs]
– Instalación parcial de unidades remotas. Se refiere al caso de haber instalado RRU para 3G y
haber mantenido 2G sin RRU. Consigue reducciones de consumo de climatización del orden del 50%
 - Instalación completa de unidades remotas. Se refiere al emplazamiento de referencia y objetivo
en cuanto a eficiencia energética, que consigue llegar al grado A, y del que puede proseguir con
grados A+ aplicando generaciòn por energías renovables.

ORDEN DE APLICACION 
Para aplicar soluciones de eficiencia energética, tan importante es el potencial ahorro de cada una de ellas como el orden de aplicación.


CALIFICACION ENERGETICA

Para progresar en la eficiencia energética, es necesario asignar una calificación energética al
emplazamiento, que estará en función de la tecnología asociada al equipo radio y al resto de los equipos.

Se debe  establecer un emplazamiento de referencia como el de máxima calificación energética y límite de las soluciones de optimización energética. Para después definir un parámetro de eficiencia energética y su etiqueta asociada

Emplazamiento de referencia
 
Para ella vamos ver la evolución de las Estaciones Base en cuanto a requisitos de infraestructura y la conexión de los equipos a las antenas.


El emplazamiento de referencia o de máxima eficiencia energética, es aquel que utiliza exclusivamente en sus equipos radio unidades remotas RRU, que definen un mínimo de energía consumida para su acondicionamiento

Etiqueta
Se define el ratio de eficiencia energética de un emplazamiento como el cociente entre la energía
consumida por todos los equipos y la energía total consumida, en el entendimiento de que esta diferencia de energía es consumida en acondicionar los equipos a las condiciones climáticas
locales del emplazamiento.


 En el consumo de todos los equipos se incluye no solo los de radio, sino de transmisión, los rectificadores y dispositivos de pequeño consumo como balizas, alumbrado interior, alarmas, etc. al objeto de que sea muy fácil medir la eficiencia energética desde el cuadro eléctrico, en alterna.

Es preciso indicar que una sustitución de equipos por
otros de menor consumo, o incluso de igual consumo
(caso de las RRU) influirá indirectamente en la calificación
energética porque las necesidades de acondicionamiento
serán menores; no obstante, no se consideran
soluciones directas (ligadas a la infraestructura) de eficiencia
energética, EE. Sin embargo y para reflejar estas
soluciones derivadas de cambios en los equipos, también
se harán constar en las etiquetas de calificación energética
como soluciones de EE ligadas a los equipos y no a la
propia infraestructura del emplazamiento


Grado de eficiencia energética de los emplazamientos.



 El grado A correspondería a un emplazamiento con equipos que utilizan RRU, con solo un 10% de consumo adicional por acondicionamiento.  Los grados A+ y A++ se aplicarían a la utilización de energías renovables, especialmente la fotovoltaica, una vez alcanzado el grado A.

El grado mínimo D correspondería a un emplazamiento con equipos convencionales de interior en caseta con aire acondicionado.

Para facilitar la identificación y seguimiento de los emplazamientos en su grado de eficiencia energética, se puede disponer de una etiqueta como la que se muestra en la Figura.

















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