El acceso universal a la energía sostenible es un objetivo indiscutible para el desarrollo humano y para la lucha contra la pobreza. Los servicios de energía eléctrica son «satisfactores» vitales de las necesidades humanas tales como la cocción de alimentos y su refrigeración, iluminación, calefacción, transporte, comunicación, entre otros. Es posible afirmar por tanto que el acceso a la energía logra reducir la pobreza, mejorar la salud, el medio ambiente, aumentar la productividad y promover el crecimiento económico. Sin embargo, en el mundo aún existen más de 1100 millones de personas sin acceso a suministro eléctrico —casi el 15% de la población global—1, de ellos, según la Comisión Económica para América Latina y Caribe (CEPAL), 34 millones viven en Iberoamérica y el Caribe, lo que supone un 5% del total de su población. Además, lo que queda por electrificar son ubicaciones pobres de difícil acceso, que requieren nuevos modelos de servicio y nuevos actores, y para las que la sostenibilidad y asequibilidad van a requerir un especial atención y apoyo.
Estos, entre otros puntos relacionados con acceso, equidad, y calidad de las fuentes de energía para suplir las necesidades básicas de la población, constituyen una serie de desafíos aún por abordar. En zonas con suministro eléctrico precario, los cortes de energía eléctrica representan una grave amenaza para el bienestar de las comunidades y su desarrollo económico. Los efectos en cascada después de una interrupción eléctrica pueden causar grandes pérdidas sociales y económicas.
Fuente: Freepik
Tradicionalmente en la región Iberoamericana, las soluciones de electrificación, ya sea en emergencia o por falta de acceso, han sido la extensión de la red de distribución, utilización de grupos electrógenos a base de combustibles fósiles por una cantidad limitada de horas y, últimamente, incentivos y apoyo a proyecto basados en Energías Renovables No Convencionales (ERNC). A veces puede ser complicado extender la red eléctrica a estas localidades debido a: sus ubicaciones remotas, la baja densidad de la población o la falta de la infraestructura existente. En consecuencia, la electricidad debe ser suministrada de manera local utilizando sistemas domésticos independientes o microrredes que hagan uso de los recursos locales que tienen a su disposición (una microrred es, básicamente, un servicio de electricidad local que produce energía por medio de un generador y se distribuye a través de varios cables a hogares y negocios de los alrededores).
La importancia de implementar sistemas de energía renovables locales, cuya operación no acarree costos elevados para los diferentes usuarios, ayuda a transformar el círculo vicioso que existe entre el desarrollo económico y el suministro de energía, en uno virtuoso, dentro de la relación donde la falta del primero, imposibilita la segunda y viceversa. Sin embargo, estos proyectos impulsados por el Estado y/o entes privados dependen muchas veces técnica y económicamente de agentes externos, por lo tanto, su continuidad suele estar supeditada a continuos aportes de entidades ajenas a la zona donde son instalados, relegando a los beneficiarios a un rol primordialmente pasivo frente a la tecnología instalada, y a unos sobrecostes elevados del instalador ante acciones de mantenimiento, que en muchas ocasiones hace que se “olvide” de la instalación, ya que su negocio se orienta hacia la inversión y no hacia la operación.
Por lo tanto, la implementación de este tipo de sistemas no solamente requiere un esfuerzo económico, sino también es necesario incorporar nuevos modelos innovadores para que la implantación sea sostenible social, económica y ambientalmente, con el concurso de nuevos actores. Así, los agentes que provean el servicio energético han de involucrar necesariamente a los beneficiarios, en sintonía con sus modos y usos tradicionales.
Fredy Vélez, Álvaro Corredera y Jesús Samaniego. Investigadores de la División de Energía de CARTIF.
Así, en comunidades rurales aisladas donde la extensión de redes no es la solución más adecuada ni en plazos ni en coste, es necesario instalar microrredes locales que ayuden a satisfacer las necesidades energéticas de la comunidad rural. Para su diseño y planificación se hace necesario el uso de herramientas de planificación que valoren la cobertura de la demanda, recomendando qué tecnología cumpliría ese requisito. Este tipo de planificación, que considere las diferentes tecnologías disponibles y los recursos renovables locales, permite una organización coordinada con las empresas distribuidoras, evitando que iniciativas privadas de electrificación aislada se vieran superadas en poco tiempo por suministros con redes, desaprovechando así recursos energéticos disponibles valiosos2.
La selección y dimensionado de las tecnologías de electrificación más adecuadas para cada usuario y cada comunidad en función de las características geográficas, naturales, técnicas, socio-económicas y otras variables de entorno a gran escala para la planificación energética y el análisis de inversiones, suponen un reto fundamental.
En sistemas con generación controlable se puede realizar un ajuste a la demanda, por lo que el equilibrio de la red es más sencillo. Sin embargo, en redes con alta penetración de renovables, se hace necesario el complementar con sistemas de almacenamiento o sistemas de gestión de la demanda para equilibrar la disponibilidad de energía renovable no controlable con unas necesidades que en muchas ocasiones se puede desplazar en el tiempo (flexibilidad de la demanda). Las herramientas de diseño, por un lado, y las estrategias de control, por otro, son diferentes en ambos escenarios.
Investigadores de CARTIF en UPB Smart Energy Center
En consideración con lo anterior, con el objetivo de proporcionar una solución de abastecimiento energético de calidad en las zonas aisladas no interconectadas de Iberoamérica, CARTIF, junto con el resto de socios del proyecto PLADEMI, ha desarrollado una herramienta que permite dimensionar microrredes, teniendo en cuenta tanto parámetros energéticos de origen renovable y autóctono, como sociales, de forma que se pueda evaluar de manera coordinada el nexo energía-desarrollo social. Sin energía no se tienen servicios, sin servicios no hay desarrollo, sin desarrollo no hay calidad de vida. En este marco, investigadores de CARTIF se han desplazado a Colombia durante varios días para mantener reuniones con el grupo de investigación TAYEA de la Universidad Nacional de Colombia sede Medellín, y el UPB Smart Energy Centerde la Universidad Pontifica Bolivariana, en aras de compartir información, conocimientos y experiencias, visitando sus instalaciones piloto enfocadas hacia el desarrollo de comunidades enmarcadas en el contexto indicado. Por otro lado, también se ha visitado la comunidad de Isla Fuerte, pequeña isla (3,25 km²) ubicada en el caribe colombiano, con una población de 2500 habitantes dispuestos en 500 viviendas aprox., energéticamente abastecidas por una microrred compuesta por un grupo electrógeno Diesel de 400 kW, una planta fotovoltaica de 175 kWp y 432 baterías de 3850 Ah. Gracias a conversaciones mantenidas con la comunidad de la isla, se ha hecho un ejercicio de comprensión y análisis de los aspectos sociales que han de tenerse en cuenta en este tipo de proyectos, y que requieren incluirse en la herramienta desarrollada en el proyecto PLADEMI.
La industria es uno de los sectores con mayor participación en la demanda energética, en muchos casos, originada a partir de transformaciones previas de recursos fósiles no renovables. Dicha transformación, a veces ineficiente, genera desechos energéticos que pueden ser recuperados (y en muchos casos, reincorporados al mismo proceso) usando nuevas estrategias y equipos. Asimismo, la incorporación de energías renovables y optimización de los procesos ayudan a disminuir aún más los impactos nocivos al ambiente, reduciendo al mismo tiempo el consumo de combustibles.
La recuperación de energíaprotege el medio ambiente y aumenta la competitividad de la industria al disminuir los costes de producción. No obstante, recuperar energía no es una tarea fácil, requiere alta tecnología y buenas prácticas de operación. Además, muchas fábricas tienen procesos complejos y autónomos poco relacionados entre sí o integrados en su entorno. Cada producto y proceso de fabricación es específico de cada industria, por tanto, es difícil encontrar una solución global que abarque la reducción de energía, la integración de renovables y la recuperación de energía, mediante un uso más eficiente de los recursos, tecnologías de fabricación más limpias o el reciclado de materiales.
Tradicionalmente, los factores que se tenían en cuenta en los procesos de fabricación eran económicos, de gestión, producción, etc. Sin embargo, por suerte, esa situación ha cambiado en los últimos años. La eficiencia en sus procesos y la gestión sostenible, son aspectos fundamentales que muchas empresas han incorporado. Conscientes de esa realidad, CARTIF viene acompañando a las empresas para promover en ellas el concepto de “Factoría del Futuro”. Un ejemplo del trabajo hecho en este ámbito es el proyecto colaborativo europeo REEMAIN.
CARTIF por tanto, busca ayudar a las empresas para evolucionar hacia la fabricación eficiente, buscando reducir emisiones a través del uso inteligente de tecnologías de energía renovable y estrategias de ahorro de recursos como la compra, generación, conversión, distribución, utilización, control, almacenamiento y reutilización de energía de manera holística e integrada.
A partir de la experiencia del proyecto REEMAIN, hemos elaborado un breve folleto, en el cual hemos destacado 13 medidas de eficiencia implementadas y probadas en tres fábricas, una del sector agroalimentario, otra del textil y una última de fundición de hierro. Esas medidas se clasificaron en integración de energías renovables, recuperación de energía, reciclado y uso de materiales ecológicos y por último, optimización de la producción, el proceso y el producto. Cada medida se expone de una forma breve y visual incluyendo su título, resumen, ahorros obtenidos en el proyecto y factores clave de éxito en su implementación. Esto último es una recomendación que hacemos para animar a las empresas que estén interesadas en replicar las medidas en su fábrica. Es un conjunto breve de requisitos que su proceso de fabricación debería cumplir para lograr resultados similares a los del proyecto REEMAIN.
Por último, bajo el epígrafe del folleto “Extrapolación a otras fábricas”, se presenta una valoración cuantitativa de potencial de réplica de la medida a otras fábricas, según cuatro factores principales, como son:
Facilidad de instalación: una puntuación alta indica que la medida no comporta grandes inversiones y es sencilla de llevar a cabo según nuestra opinión.
Criticidad del proceso: la instalación de un nuevo equipamiento puede implicar un aumento de complejidad y reducción de la fiabilidad del proceso afectado. Una puntuación alta indica que la medida de eficiencia no afectará negativamente al funcionamiento de la instalación, por ejemplo, resultando fácilmente puenteable en caso de avería o mantenimiento.
Ahorros previstos: valora los ahorros en base a diferentes factores.
Retorno de la inversión: tiene en cuenta los ahorros y la facilidad de instalación.
El folleto, finaliza con un resumen visual de los ahorros totales conseguidos en las tres fábricas que formaron parte del proyecto.
Tradicionalmente en las fábricas, los factores que se tenían en cuenta en los procesos de fabricación eran económicos, de gestión, producción, etc. Sin embargo, esa situación ha cambiado en los últimos años. La eficiencia energética y la gestión sostenible son aspectos fundamentales que muchas empresas han incorporado en sus procesos. Conscientes de esa realidad, CARTIF viene acompañando a las empresas para incorporar en ellas el concepto de “Factorías del Futuro”. Un ejemplo del trabajo hecho en este ámbito es el proyecto REEMAIN.
REEMAIN va hacia la fabricación eficiente, buscando emisiones cero a través del uso inteligente de tecnologías de energía renovable y estrategias de ahorro de recursos como la compra, generación, conversión, distribución, utilización, control, almacenamiento y reutilización de energía de manera holística e integrada.
Además de eso, el proyecto REEMAIN nos ha brindado la oportunidad de ampliar nuestros conocimientos y experiencia en el mundo de la fabricación eficiente en términos de recursos y energía. Durante las actividades de demostración en las fábricas adscritas al proyecto, el equipo de trabajo ha experimentado tecnologías y procesos para el ahorro de energía y materiales y, por supuesto, probado su efectividad.
Dado que el proyecto está llegando a su fin, hemos elaborado un libro de buenas prácticas, como una manera de compartir nuestra experiencia con otros profesionales en el ámbito de la fabricación.
El libro “REEMAIN: buenas prácticas” resume las principales conclusiones de nuestra experiencia adquirida en los más de cuatro años trabajando en este proyecto. Son recomendaciones que hacemos a toda la comunidad involucrada en este tipo de proyectos (diseñadores, instituciones de investigación, propietarios de las industrias, trabajadores, contratistas, organismos públicos, inversionistas, etc.), con el fin de guiarles/ayudarles si alguno de ellos decide involucrarse en un proyecto de mejora de la eficiencia dentro de una fábrica.
Se han destacado 18 buenas prácticas basadas en nuestra experiencia al buscar y probar medidas de eficiencia en las tres fábricas de demostración: GULLÓN (Galletas), BOSSA (Textil) y SCM (Fundición). Esas buenas prácticas se clasifican en tres áreas temáticas principales: buenas prácticas sobre «diseño», buenas prácticas sobre «Operación y mantenimiento» y «Explotación y difusión».
Cada una de ellas se expone de una forma breve y visual incluyendo su título, descripción (que es en sí misma una recomendación), grupos de interés, replicabilidad, consejos para su implementación y situaciones a evitar, valoración de su impacto y, finalmente, la experiencia práctica lograda a través de REEMAIN.
El libro de buenas prácticas está disponible on-line y para descarga gratuita en este link.
América Latina y el Caribe (ALC) es la región en desarrollo con la más alta tasa de urbanización del mundo. Su población urbana ha pasado de ser el 41% en 1950, al 80% en 2010. Su actividad económica se concentra en sus centros urbanos (60% – 70% del PIB regional). Sin embargo, a pesar de su capacidad en la generación de riqueza, casi el 70% de las personas que viven en estas ciudades lo hacen en condiciones de pobreza. Si a lo anterior sumamos el impacto de las ciudades sobre el medio ambiente y la alta vulnerabilidad de sus urbes al cambio climático, a los desastres naturales y a las limitaciones financieras, nos obliga a reflexionar sobre la sostenibilidad en su desarrollo urbano.
La teoría del desarrollo tradicional postula que la industrialización conduce a una brecha entre la productividad laboral urbana y la rural, reflejando a su vez una diferencia salarial entre las dos áreas y promoviendo con ello la migración rural-urbana. Simultáneamente, esta teoría justifica mejores indicadores de bienestar para los residentes de centros urbanos en comparación con los habitantes de las zonas rurales, pues disfrutan de una mayor cobertura en servicios públicos e ingresos más altos. Sin embargo, esta teoría no se refleja en el patrón de desarrollo de los países de ALC ni explica por qué presentan niveles de urbanización sustancialmente mayores que otras regiones del mundo. El crecimiento de la población urbana en ALC tampoco ha redundado necesariamente en mejores condiciones de vida para sus habitantes.
Es así como las ciudades, y mucho más aún las de ALC, están formadas por sistemas complejos e interdependientes que han dado pie a un nuevo concepto de sostenibilidad. Este nuevo enfoque va más allá de lo ambiental, e incluye variables culturales, políticas, institucionales, sociales y económicas. Se requiere, por tanto, el desarrollo de metodologías que estudien las ciudades como un sistema holístico, complejo y multisectorial, que nos permitan una comprensión cualitativa y cuantitativa de los problemas de desarrollo y gestión urbana de la región.
De este desafío nace el concepto de “ciudad inteligente” o Smart City. En CARTIF lo interpretamos como un nuevo modelo de ciudad fundamentado en tres conceptos básicos: calidad de vida, sostenibilidad e innovación que implica, en algunos casos, el empleo de tecnologías de la información y las comunicaciones (TICs) pero, principalmente, la definición de modelos territoriales sostenibles y cohesionados con objetivos medioambientales, sociales, económicos, territoriales y administrativos. Como resultado, se obtienen ciudades más inteligentes y eficientes en el uso de recursos, reduciendo costes y ahorrando energía, mejorando los servicios proporcionados y la calidad de vida, y reduciendo la huella medioambiental. El fin último de estas ciudades inteligentes no es, ni mucho menos, presumir de sus avanzados sistemas e innovaciones, sino mejorar la calidad de vida de los que viven en ellas y, en un futuro, anticiparse a sus necesidades y solventar los problemas que acarree cada imprevisto que pueda surgir.
En este sentido, CARTIF lleva años trabajando para ayudar a transformar “ciudades tradicionales” en “ciudades inteligentes y sostenibles” en Europa y, más recientemente, también en ALC.
Nuestro modelo busca una regeneración urbana eficiente e integral que logre alcanzar los objetivos sociales, económicos y ambientales que emanan de las prioridades específicas de cada ciudad, integrando para ello soluciones tecnológicas innovadoras en los diversos escenarios urbanos, con amplia participación ciudadana, creando las bases de un ecosistema de negocios que facilite el despliegue de proyectos piloto y su posterior escalado y expansión.
En los próximos años esperamos ver ejemplos de este nuevo modelo de ciudad en muchas ciudades de ALC. Por lo pronto, CARTIF ha conseguido involucrar a la ciudad de Medellín (Colombia) en un proyecto financiado por el Programa de investigación e innovación Europeo H2020, con el cual se buscan nuevas estrategias para renaturalizar las ciudades a través de soluciones basadas en la propia naturaleza. Con esta participación, Medellín contará con la colaboración de expertos para, en primera instancia, identificar las barreras económicas, sociales y normativas que impiden desplegar este tipo de proyectos integrales en la ciudad.
