Aunque el término Sistema de Información Geográfica (SIG) es conocido, es posible que muchos de vosotros no sepáis las aplicaciones que puede tener o su relevancia dentro del ámbito energético. De forma resumida, los SIG (o GIS, en inglés) son todos aquellos softwares encargados del tratamiento de datos con alguna componente geométrica y que se pueden reflejar en un mapa en su localización precisa. Estos datos pueden ser 2D o 2,5D* (descritos mediante puntos, líneas y polígonos), 3D, o nubes de puntos (datos LiDAR). Además, estos datos geográficos normalmente están asociados a tablas de atributos, donde se introduce información de los mismos. Por ejemplo, podemos tener un mapa con las provincias de España y en la tabla de atributos tener asignado a cada polígono que representa una provincia sus datos demográficos, económicos, etc.
Uno de los aspectos más remarcables de estos sistemas no es sólo el poder visualizar entidades en su localización geográfica precisa, sino que estas capas de información se pueden superponer permitiendo visualizar a la vez elementos geográficos que reflejen una realidad distinta. Esto es bastante inmediato y estamos muy acostumbrados a verlo en aplicaciones móviles, por ejemplo de GPS, donde observamos un mapa base (un mapa de una ciudad o una imagen satélite) y diversas capas que se ponen por encima como los nombres de las calles, establecimientos, etc.
Aparte de poder usar estos sistemas para poder guiarnos en ciudades (que no es poco) su potencial reside en poder realizar análisis espaciales, que serían inviables de otro modo. De esta manera, podríamos dar respuesta a preguntas del tipo:
¿Cuáles serían las zonas inundables por este río?
Si ocurre un incidente en esta zona, ¿cuáles serían los hospitales más cercanos? ¿Cuál sería la mejor ruta para las ambulancias en cuanto a distancia? ¿Y en cuanto a tiempo?
¿Dónde se deberían colocar las paradas de esta línea de bus para que estén separadas como máximo 600 metros? ¿Qué áreas de la ciudad se podrían beneficiar de ella considerando un radio desde la parada de 10 minutos caminando?
¿Cómo se han ido modificando las superficies forestales de un área? ¿Existe riesgo de desertificación?
Éstas sólo suponen una pequeña muestra del alcance de los SIG, que resultan de gran utilidad para llevar a cabo tareas de planificación en muchos ámbitos (riesgos y accidentes, gestión del tráfico, redes de transporte, impacto ambiental, agricultura, desastres naturales…). Pero si nos movemos al ámbito energético, los SIG también tienen un gran potencial para el soporte al desarrollo de planes energéticos, cumplimiento de directivas energéticas y seguimiento de los resultados. Por ejemplo, podríamos llegar a saber qué áreas son las más necesitadas para llevar a cabo una rehabilitación energética. A este respecto, cabe destacar como ejemplo el mapa desarrollado por la Universidad de Columbia sobre el consumo estimado en la ciudad de Nueva York.
Además, se pueden evaluar diversos escenarios de actuación donde se mida la efectividad de las distintas actuaciones o si una zona puede ser abastecida por otro tipo de energía (renovable por ejemplo). Calculando estos indicadores, se puede comprobar si se cumple con los objetivos impuestos en una determinada directiva.
En CARTIF, trabajamos con los SIG y sus aplicaciones para dar soporte al cumplimiento de las Directivas Europeas en el ámbito energético, más específicamente al paquete de Directivas “Clean Energy for All Europeans”. Además se estudia con especial atención la estructura de los datos y los estándares que se han de seguir para garantizar su interoperabilidad. En este sentido, hay que destacar los estándares abiertos propuestos por el Open Geospatial Consortium (OGC), y también la Directiva INSPIRE, que define la infraestructura para la información espacial en Europa y que será de aplicación en 2020.
Ésta última pretende armonizar y poner a disposición la información geoespacial en Europa en un rango de 34 temas. Aunque ninguno de ellos es directamente el energético (estos aspectos se pueden asignar a elementos construidos como pueden ser los edificios (BU)), el estudio de los atributos energéticos más relevantes es imprescindible en este momento previo a la implementación de la directiva INSPIRE, tal y como ha puesto de manifiesto la Comisión Europea al definir un proyecto que estudia el potencial de la directiva en el ámbito energético: el “Energy Pilot”. CARTIF colabora en este proyecto interactuando con uno de los centros de investigación de referencia de la Comisión, el Joint Research Centre de Ispra.
*Nota para curiosos: por ejemplo, un cubo se considera 2,5D cuando está definido en vez de con ocho vértices con valores x, y, z, se define únicamente con los cuatro superiores, puesto que estos aportan el valor z frente a los vértices inferiores, donde este valor sería 0.
En el tema del autoconsumo hay un concepto que nunca debemos olvidar: la eficiencia energética. Esta eficiencia debe entenderse tanto desde el lado de la generación como del consumo.
Analicemos primero la eficiencia desde el punto de vista del consumidor. Es evidente que cuanta menos energía eléctrica consuma mi casa, menor será el coste de mi instalación de autoconsumo. ¿Estamos tomando alguna medida de eficiencia para que esto se produzca? Un primer paso que se puede dar es reducir el consumo del alumbrado en el hogar. El cambio de bombillas halógenas y de bajo consumo por tecnológica led va a permitir que reduzcamos bastante el consumo eléctrico en alumbrado. Otro paso que podemos dar es ir sustituyendo nuestros electrodomésticos por otros de clase A+++ que tienen un menor consumo.
Una medida más eficiente, pero que no siempre está al alcance de nuestros bolsillos, es mejorar el aislamiento de nuestra vivienda. El aislamiento de la envolvente del edificio es fundamental. El uso de aislantes en fachadas, techos y suelos y la elección idónea de ventanas con aislamiento adecuado puede reducir el consumo de nuestro edificio.
Otras medidas pasan por el concepto de reeducación en el consumo que deberemos ir aprendiendo si queremos implantar el autoconsumo en el hogar. El simple gesto de apagar bombillas o aparatos eléctricos que no se usan, evitar dejar aparatos electrónicos en stand by (consumo fantasma) y de poner en funcionamiento los electrodomésticos en las horas del día cuando más se genera, permitirá una gestión más eficiente de nuestro sistema. Esto puede hacerse implantando un software de gestión energética SGE en nuestro hogar pero supone un coste económico añadido.
Si estamos pensando en comprar un coche eléctrico, en un futuro se podrá optar por la tecnología V2G (Vehicle to grid) con sus variantes Vehicle to Home (V2H) y Vehicle to Building (V2B). Esta tecnología permite que la energía almacenada en un coche eléctrico pueda ser inyectada a la red eléctrica o a nivel vivienda o edificio utilizando la batería del coche como sistema de almacenamiento eléctrico. De esta forma se puede conseguir una mejor integración de las energías renovables en el sistema eléctrico.
Quizás estas medidas permitirán que una vivienda consuma tan sólo 1.500 kw/h al año frente a los actuales 3.000 kw/h de consumo medio en España. Esto permitiría reducir el coste de nuestra instalación de autoconsumo, lo que supondría que muchas personas se planteen realizar esta instalación en sus hogares.
Desde el punto de vista de la generación, se está avanzando a pasos agigantados. La eficiencia de los actuales paneles fotovoltaicos que utilizan nuevos materiales con mayor vida útil, está muy lejos de los fabricados hace 10 años y el precio por w cada vez es menor llegando a valores de 0.8 € por watio instalado. Igualmente, la tecnología de las baterías cada vez las hace más eficientes y con una durabilidad mayor, soportando mayores ciclos de recarga y a un precio menor.
Pero ¿las empresas fabricantes e instaladoras van a estar preparadas para absorber la demanda creciente de los usuarios principalmente de viviendas residenciales?
Yla red eléctrica¿está preparada para el autoconsumo? Según el operador del sistema eléctrico español, la red está preparada para la entrada a la red de cientos de miles de auto consumidores.
¿Y las compañías eléctricas? Las compañías eléctricas están dándose cuenta de que el autoconsumo tarde o temprano va a llegar para instalarse definitivamente en nuestros hogares y han empezado a mover ficha. Algunas empiezan a comercializar kits de autoconsumo, sistemas de control o contratos de mantenimiento que aseguren un correcto funcionamiento del sistema.
¿Qué necesitamos para que suene la campana definitivamente y todo empiece a funcionar? Simplemente, llegar a un punto de acuerdo donde los distribuidores (compañías eléctricas) vean a los prosumidores (actuales usuarios y futuros productores) como potenciales aliados y no como competidores.
Por una parte, las compañías eléctricas reclaman que el uso de la red de distribución debería ser pagado no solo por el consumidor actual, sino por el futuro usuario productor y como sabemos, estos costes representan más del 50% de la tarifa eléctrica actual. Pero también es verdad que las compañías se van a ahorrar los gastos de generación, difíciles de conocer actualmente.
¿Qué ocurriría si la cuerda se rompe y un gran número de usuarios deciden convertirse en generadores de su propia energía y desconectarse definitivamente de la red? Ahí es cuando entra el gobierno y, dependiendo de las leyes que aplique y en función de si son ventajosas para el consumidor, para las compañías o para ambos cuando el consumidor decida.
La movilidad urbana es fundamental a la hora de abordar la regeneración sostenible de las ciudades, cuando nos encontramos ante el gran problema derivado de un transporte urbano no sostenible y no eficiente. La movilidad urbana es causante de casi la cuarta parte de todas las emisiones de CO2 originadas por el transporte en la Unión Europea. Los vehículos de combustibles fósiles contribuyen al 40% de la contaminación urbana, siendo la causa de importantes daños medioambientales, así como de problemas de salud.
El mayor reto está en identificar y analizar las mejores estrategias para introducir tecnologías limpias en un entorno urbano, alineándolas con los planes y políticas de transporte de la ciudad, a la par que se da respuesta a las necesidades de transporte de los ciudadanos.
La ciudad de Valladolid tiene un claro compromiso con el transporte sostenible y la electromovilidad, y así se deduce del gran número de iniciativas puestas en marcha a lo largo de los últimos años, así como de su participación en una serie de proyectos nacionales y europeos.
Uno de los más destacados es el proyecto REMOURBAN, que implementa una serie de acciones con el objetivo de impulsar aún más la penetración de la movilidad eléctrica en la ciudad.
Antes de REMOURBAN:
La mayor parte de las necesidades de transporte público urbano en Valladolid están cubiertas por su flota de autobuses (103 propulsados con GLP, 46 con biodiesel y uno híbrido no enchufable).
Además, hay una flota de 466 taxis, entre los cuales hay varios híbridos no enchufables y dos eléctricos puros (el primero de ellos lleva operativo desde diciembre de 2011).
Acciones de movilidad desplegadas durante el proyecto REMOURBAN:
La mayor parte de las acciones están en progreso.
Hay cinco autobuses híbridos enchufables que llevan circulando un año a lo largo de la línea 7. Dos de ellos han recibido financiación del proyecto.
Dos coches eléctricos enchufables ya han sido incorporados a la flota privada del Ayuntamiento y están dando servicio.
Además, está previsto incorporar una flota de 45 vehículos eléctricos puros enchufables (taxis, vehículos de reparto de última milla y otros negocios particulares). Para alcanzar este ambicioso objetivo, el Ayuntamiento ha lanzado una interesante oferta con la que espera dar un impulso radical a la adopción de esta tecnología de movilidad por parte de profesionales de estos sectores. Los interesados deberán adquirir el compromiso de monitorizar sus vehículos eléctricos y los puntos de carga vinculados a los mismos, reportando datos con regularidad a lo largo de 24 meses. A cambio, podrán percibir hasta 8.350 euros. Esta información será clave para analizar la viabilidad técnica y económica del uso del vehículo eléctrico en flotas comerciales y la conveniencia de la aplicación de políticas que favorezcan la elección de esta tecnología frente a otras de combustibles fósiles.
La infraestructura de recarga pública también se ha tenido en cuenta y la red de 34 puntos de que dispone la ciudad será actualizada e integrada en un sistema de gestión remota que permitirá monitorizarlos de manera automática y fiable. Además, se ha previsto instalar nueva infraestructura de recarga para garantizar recarga rápida a los autobuses y a los vehículos de reparto de última milla. En este sentido, se está terminando la puesta a punto de dos pantógrafos (120kW) al comienzo y final de la línea 7 de autobuses. Ellos proporcionarán la electricidad necesaria para recargar las baterías con las que los autobuses podrán recorrer en modo 100% eléctrico la zona centro de la ciudad. El proceso de carga lleva unos 8 minutos.
Los vehículos de reparto de última milla se beneficiarán de una estación de carga rápida (50kW) que será instalada en CENTROLID. Por ultimo, 4 puntos de carga adicionales (22kW, Schuko, Mennekes) proporcionarán recargas a los taxis (no de manera exclusiva).
Acciones de monitorización
CARTIF será el responsable de la implementación y mantenimiento de una plataforma local en Valladolid, a la cuál llegará toda la información procedente de la monitorización de vehículos y puntos de recarga. Estos datos, convenientemente procesados y agregados, alimentarán a su vez otra plataforma global de todo el proyecto REMOURBAN (que se desarrolla simultáneamente en las ciudades de Nottingham y Tepebasi), en la que se incluirán servicios a terceros. La plataforma local de Valladolid estará plenamente operativa a principios del 2018, cuando se prevé contar con todos los vehículos, y el proceso de monitorización se prolongará hasta diciembre de 2019.
La monitorización de los vehículos se realizará con unos equipos (On-board Units) que aporta e instala GMV (socio del proyecto REMOURBAN). Con ellos será posible registrar una serie de variables (velocidad, consumo instantáneo del motor, nivel de batería, consumo instantáneo de los sistemas auxiliares, posición GPS, emisiones, etc) todos ellos relativos al comportamiento del vehículo en ruta. Además, se registrará datos procedentes de las recargas, que serán proporcionados por el gestor de carga que corresponda. Esta información consistirá fundamentalmente en los tiempos de inicio y fin de cada recarga, así como la energía requerida durante cada ciclo de recarga.
De este modo, cada vehículo estará registrando datos procedentes de dos fuentes: rutas y procesos de recarga. Este conjunto de datos será convenientemente anonimizado y procesado en la plataforma local.
El objetivo final es obtener un conocimiento profundo del desempeño y rendimiento de los vehículos eléctricos en condiciones reales. Y, como en todos los proyectos europeos de estas características, esta experiencia será susceptible de ser transferida a otras ciudades interesadas en adoptar estas tecnologías.
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.
Me había negado a comenzar diciendo aquello de que “los edificios consumen el 40% de la energía y producen el 36% de las emisiones de gases de efecto invernadero”, pero es que la frase de marras es una muy buena base para empezar a escribir acerca de edificios y energía. Lo cierto es que, no siendo nadie ajeno al insostenible consumo de energía, emisiones de CO2 y otros contaminantes, y sus tendencias todavía demasiado tímidamente esperanzadoras, un 40% es mucho, mucho más de lo que nos podemos permitir.
Intentando buscar las razones, es más que evidente que llega un momento en que la arquitectura se descontextualiza, pierde su conexión con el entorno y la naturaleza, y el estilo llamado “internacional” aboga por una arquitectura válida para cualquier lugar, donde las máquinas resuelven aquello que el diseño no ha resuelto. Pero el año 1973 se encargó de dar un baño de realidad, y una crisis sin precedentes hizo que apareciesen las primeras leyes sobre energía y se concienciase sobre su uso. Terminada la barra libre de energía, llegaba la hora de pensar en cómo reducir el consumo, pero sin penalizar el confort (a todos los niveles).
En ese momento, tras los efectos de esa gran crisis, la arquitectura tuvo una gran oportunidad de reinventarse e introducir en sus principios (sean los Vitrubianos o los de Le Corbusier o cualesquiera que fundamenten el ejercicio proyectual de cada uno) la eficiencia energética. Dice Sigfried Giedion (Space, Time, and Architecture, 1941) que “la arquitectura se compenetra íntimamente con la vida de una época en todos sus aspectos (…) En cuanto una época trata de enmascararse, su verdadera naturaleza se transparentará siempre a través de su arquitectura”.
Así, en mi humilde opinión, el último cuarto del s. XX se caracterizará por la convivencia extraña de un trío mal avenido: entre un movimiento de arquitectura de revista totalmente ajeno a la evidencia de que los recursos energéticos son limitados; el ladrillo indiscriminado (la burbuja da para más de un post), también ajeno; y un movimiento que ha estado buscando en los orígenes de la arquitectura su esencia, buscando adaptarse al clima haciendo a su vez uso de los recursos tecnológicos más avanzados. Los dos primeros (y otros muchos factores, no culpemos solo a la construcción) hacen que la crisis de 1973 resurja hoy –quizás nunca se ha ido– en lo que llamamos “pobreza energética”, que se ha instaurado como una lacra que afecta a sectores de la sociedad que no parecían tan vulnerables en los años dorados de la burbuja.
Y, siendo realistas, con una tasa de nueva construcción baja por necesidad, y con un parque edificado que adolece de las consecuencias del trío de arriba, hace que la rehabilitación energética sea una de nuestras mejores “armas” en la lucha contra el cambio climático, y a su vez, una de las bazas del sector, tan duramente castigado en la actualidad. Pero el problema radica en el “agnosticismo” instaurado sobre los ahorros energéticos, que todavía no se entienden como un beneficio económico, social y medioambiental. Es, por tanto, nuestra responsabilidad (léase aquí la de los técnicos del sector de la construcción) el cuantificar y valorizar estos beneficios, para que instituciones financieras, instituciones públicas, empresas del sector y muy especialmente los usuarios, demanden la eficiencia energética en los edificios no como un extra, sino como algo que debe venir de serie.
En CARTIF llevamos muchos años trabajando en el sector de la rehabilitación energética y, muy especialmente, en cuantificar y valorizar los ahorros energéticos para que puedan ser una garantía tanto económica como social. Así, proyectos como OptEEmAL, de los que ya hemos hablado con anterioridad en este blog, trabajan capturando todo el conocimiento que hemos generado estos años en el desarrollo de metodologías de evaluación y buscan ofrecer herramientas que den soporte a este cambio de paradigma: desde la instauración del trabajo colaborativo y la compartición de riesgos durante el diseño y la ejecución de estos proyectos, hasta el soporte en la toma de decisiones a todos los actores involucrados a través del uso de herramientas de modelado y simulación.
Y, con todo ello, no buscamos más que recuperar el protagonismo de la eficiencia energética como mecanismo de proyecto en la arquitectura, que quizás harían a Vitrubio reformular sus principios como “firmitas, utilitas, venustas et navitas efficientum”.
“La energía ni se crea ni se destruye, solamente se transforma”. Este es el enunciado más comúnmente conocido del Primer Principio de la Termodinámica. Sin embargo, lo que en muchas ocasiones olvidamos, es que la energía se degrada en mayor o menor medida en todas las transformaciones que experimenta en el mundo real. En consecuencia, la calidad de la energía no es la misma en todas sus formas y su utilidad en un determinado proceso o aplicación tampoco lo es.
Es evidente que no es igual 1 MWh de calor a 90ºC producido por una caldera de biomasa que 1 MWh de calor residual a 40ºC procedente de la actividad de una factoría. El primero nos es útil en un mayor número de aplicaciones (calefacción, agua caliente sanitaria, etc.) mientras que el segundo no podrá aprovecharse directamente para prácticamente ninguno de estos usos y, con frecuencia se pierde y se disipa en su entorno.
La ‘culpable’ de esta diferencia es la exergía, un término de renovada relevancia en nuestros días entre las preocupaciones de ingenieros, técnicos, actores políticos, etc. y que representa la fracción de la energía capaz de producir un trabajo, un efecto útil. En definitiva, se trata del ‘jugo’ que realmente nos interesa extraer de ella.
El calor residual de la factoría, aunque en menor medida que el producido por la caldera de biomasa, también posee esta capacidad y desecharlo sin más es un lujo que nuestra sociedad no puede permitirse.
En este sentido, nuestro uso de la energía, ya sea en edificios o industrias, debe abordar dos retos principales: (i) producir transformaciones energéticas más eficientes que minimicen la degradación de la energía, y (ii) aprovechar flujos de exergía contenidos en formas de energía de baja calidad que son habitualmente desechadas.
En CARTIF venimos desarrollando nuestra actividad en línea con estos objetivos a través de nuestra participación en diferentes proyectos.
Un claro ejemplo de ello es el proyecto LowUP(‘Revalorización de fuentes de energía de baja calidad para edificios e industrias’), coordinado por ACCIONA Construcción S.A. y en el cual nuestro centro desempeña un rol destacado, colaborando en el liderazgo de varias tareas y aportando nuestra experiencia en aspectos técnicos de simulación, instrumentación, control y monitorización de sistemas energéticos.
El proyecto propone tres soluciones tecnológicas innovadoras y diferenciadas, aplicadas a la calefacción y refrigeración de edificios (HEAT-LowUP y COOL-LowUP), así como al aprovechamiento de calores residuales en entornos industriales (HP-LowUP). El uso eficiente de fuentes de energía de baja calidad (que de otro modo serían desaprovechadas), y el desarrollo, mejora e integración de distintos sistemas individuales para la producción, almacenamiento y utilización final de esta energía, son los rasgos característicos del concepto global LowUP.
Tras seis meses desde el inicio del trabajo, celebramos la primera Asamblea General del proyecto, que resultó un éxito rotundo. En ella se presentaron los primeros avances focalizados en la revisión detallada de los diseños de integración de las tecnologías, la definición de requisitos de operación, control y monitorización, así como los primeros desarrollos tecnológicos y prototipos de los socios fabricantes.
Por todo esto, desde CARTIF, os animamos a seguir nuestros pasos y a aportar cada uno su granito de arena para seguir extrayendo todo el ‘jugo’ de la energía sin dar por perdida ni la más mínima gota 😉
