“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 😉
Esta es la pregunta típicamente fácil de preguntar, pero muy difícil de responder. Si a una persona que desconoce el tema le informas de que el autoconsumo consiste, básicamente, en poner una instalación solar fotovoltaica en su casa y usar la energía que el sol nos brinda para generar la energía que usamos en nuestros hogares, la respuesta parece evidente.
Además, la energía generada es limpia, ya que evitamosemitir CO2 a la atmósfera y gratuita. Pero no hay nada gratis en este mundo, todo tiene su precio.
Seguro que muchos ciudadanos hemos pensado en dar el paso y lanzarnos a generar nuestra propia energía. La Unión Europea nos anima a ello, mediante la reciente iniciativa “Clean Energy for all Europeans”. Esta directiva orientada al periodo 2021-2030 pretende respaldar las iniciativas dirigidas al autoconsumo para que los ciudadanos sean sus propios generadores de energía.
Aquí es donde aparecen los términos económicos, inversión y rentabilidad que llevan al ciudadano a preguntarse las primeras cuestiones que pueden empezar a desanimarle.
¿Cuánto me cuesta la instalación de mis paneles fotovoltaicos? ¿En cuánto tiempo recuperaré la inversión? ¿Qué hago con mis excedentes de energía? ¿Qué ocurre en los periodos que no hay sol?
En primer lugar necesitamos espacio para colocar nuestros paneles. El 35% de la población española que vive en unifamiliares o adosados lo tiene fácil, pero el resto que vive en pisos ya depende de otros factores como sus vecinos o el espacio. De cualquier forma en estos asuntos que benefician a todos, es más fácil ponerse de acuerdo.
Superado este escollo, la siguiente pregunta se responde rápidamente. Para un ciudadano medio que consume 3.000 Kw/h al año, con una inversión de 6.000€ podríamos solucionar nuestro problema. Ahora bien; en este caso nuestra instalación tiene que estar conectada a red y tenemos que poder verter los excedentes a nuestra compañía eléctrica, o tomar energía de la red en caso de desbalance. Si queremos estar totalmente aislados de la red, la cifra se dispara a los 9.000€, debido a que necesitaremos unas baterías para almacenar los excedentes para luego ser usados en caso de falta de sol. La recuperación de la inversión podría estar en la horquilla de 10-20 años dependiendo de la evolución de los precios de la energía, los impuestos al autoconsumo y otra serie de factores a tener en cuenta.
Hoy en día, en algunos países como España con la actual regulación es difícil realizar inversiones en autoconsumo que sean eficientes, debido a una serie de trabas que deben empezar a eliminarse.
El autoconsumo no es solo poner paneles fotovoltaicos en los tejados sino que supone un gran abanico de posibilidades que deberían dejarse fluir libremente. A los paneles fotovoltaicos se les pueden unir otras fuentes renovables de energía que hagan que el autoconsumo se convierta más bien en generación de energía eléctrica y es aquí cuando aparecen nuevas alternativas y preguntas.
¿Por qué no intercambiar energía con mis vecinos? ¿Por qué no obtener beneficios de mis excedentes de energía? ¿Por qué mi municipio no genera su propia electricidad para abastecer, por ejemplo, el alumbrado público? ¿Será algún día mi edificio de energía cero o energía plus? ¿Podré cargar mi coche eléctrico?
La respuesta a estas preguntas puede permitir que la inversión en autoconsumo empiece a ser rentable, pero no solo desde el punto de vista económico, sino también social. El cambio climático es ya una realidad y todo lo encaminado a la reducción de la quema de combustibles fósiles será bienvenido.
Hay que pensar que el autoconsumo puede beneficiar a todos los actores del actual sistema energético, desde compañías eléctricas, fabricantes de paneles solares y baterías, instaladores, empresas de mantenimiento, ingenierías, centros de investigación y usuarios finales. La inversión es también a largo plazo: el futuro de nuestro planeta.
Todas estas y otras tantas preguntas tendrán una respuesta clara en los próximos años cuando los modelos de energía cambien y nos concienciemos de que lo pasado nunca fue mejor.
Uno de los retos más importantes que tiene que afrontar nuestra sociedad es conseguir transformar nuestras ciudades, de manera que entre todos construyamos lugares más accesibles, sostenibles y eficientes. Nuestras ciudades se encuentran inmersas en las etapas iniciales de esta transformación, intentando adaptarse a los nuevos retos sociales del siglo XXI. Para ello cuentan con planes de transformación urbana cuyos objetivos, aun siendo muy interesantes y ambiciosos, distan de ser totalmente atractivos para los ciudadanos porque carecen de un aspecto fundamental: la integración. Por tanto, nos queda mucho camino por recorrer.
Partiendo de la premisa de que una ciudad es de sus habitantes, es necesario reforzar esta idea para que los ciudadanos sean el centro de estos cambios participando en el proceso. Cualquier acción desplegada en una ciudad debe responder a sus propios retos y éstos, a su vez, deben haber sido identificados contando con sus ciudadanos.
La buena noticia es que, para llevar a cabo esta necesaria transformación de ciudades, no partimos de cero. En casi cualquier ciudad europea de tamaño medio nos podemos encontrar con planificaciones a medio o largo plazo en los principales sectores que regulan nuestras vidas, como los referentes a planificación urbana, con los planes urbanísticos; el sector energético, con planes energéticos y de despliegue de energías renovables o el sector medioambiental en el que la mayoría de ciudades cuentan con planes de reducción de emisiones e incluso con estrategias de adaptación al cambio climático. Respecto a movilidad, nos encontramos con estrategias de movilidad eficiente y sostenible y, finalmente, los planes de desarrollo digital y económico, entre los que podemos encontrar las agendas digitales o los planes de desarrollo económico local respectivamente.
La mala, es que todos estos planes se articulan en acciones individuales muy ambiciosas, que persiguen un alto impacto, pero que carecen de una visión integradora que permita identificar sus interrelaciones y los efectos que van a producir en la ciudad y quienes la habitan. Esta integración permitiría, además, poder priorizar estas acciones.
Uno de los aspectos más atractivos de estas nuevas ciudades será su transformación en polos económicos más atractivos para las inversiones y los negocios. De forma ideal, este nuevo ecosistema dependerá en menor medida del exterior y se basará en un concepto de economía local sostenible, liderado por las necesidades de la ciudad y que se fortalecerá con los nuevos servicios digitales desarrollados en un espacio de co-creación y co-diseño. Como consecuencia, el refuerzo del tejido económico de la ciudad aumentará su atractivo y provocará la fijación de talento local y el desarrollo de nuevas empresas, sobre todo bajo los nuevos modelos empresariales emergentes; emprendeduría, start-ups y pymes.
Las nuevas generaciones de Proyectos Faro Smart City, como nuestro último proyecto mySMARTLife, promueven esa nueva visión integradora de un nuevo modelo de ciudad. El concepto de transformación urbana planteado en mySMARTLife está basado en la generación de planes urbanos integrales, que permitirán la realización de una planificación de ciudad más eficiente, promoviendo el desarrollo de una estrategia de transformación urbana basada en el fortalecimiento de la participación ciudadana, el desarrollo de un ecosistema económico local para la creación y mantenimiento de empleo alrededor de los nuevos servicios de ciudad y que será el resultado del despliegue del plan integral urbano de la ciudad.
Las ciudades de Nantes (Francia), Hamburgo (Alemania), Helsinki (Finlandia), Varna (Bulgaria), Bydgoszcz (Polonia), Rijeka (Croacia) y Palencia (España), han aceptado formar parte de este reto.
Pero no son las únicas. Docenas de ciudades en toda Europa y en el resto del mundo ya están inmersas en proyectos smart city, beneficiándose de los esfuerzos conjuntos de investigadores, empresas y municipalidades en buscar soluciones a los problemas que plantea la convivencia en grandes urbes.
Sólo en CARTIF, trabajamos con más de 100 ciudades europeas a través de nuestros proyectos smart city. Un desafío apasionante.
¿Alguna vez te has preguntado cómo surgen los proyectos de I+D? ¿Cómo se consigue, por ejemplo, poder aplicar un tratamiento fotocatalítico en pleno centro de Madrid? Trabajar garantizando el respeto por el medio ambiente a través de la I+D exige un plan de acción detallado, que involucra a actores muy diversos y que requiere de una secuencia de actuación repleta de piezas a encajar.
Vamos a ver la receta del éxito:
1º) IDEA. También conocida como la “Fase ¡Eureka!”. Comprende ese momento en que, debido a un problema ambiental conocido, una empresa/entidad/Administración decide contactar con un centro tecnológico para buscar una solución. O al revés, son los investigadores de CARTIF, en su continuo compromiso con la actualización del estado del arte de las tecnologías en las que trabajan, quienes deciden buscar empresas comprometidas con el medio ambiente para trabajar en un nuevo reto.
2º) INVESTIGACIÓN APLICADA. Conocida, en petit comité, como la “Fase veamos qué tenemos aquí”. Decidido ya el problema ambiental a abordar y conocidos los principios de Ciencia que lo rigen, éste es el punto en el que se decide revertirlos hacia las áreas de demanda. Llega el momento de utilizar los conocimientos generados por la investigación básica y dirigirlos al problema ambiental identificado en la fase de Idea. Aquí pretenderemos siempre producir tecnología para el desarrollo integral de la temática ambiental abordada y, si es posible contar con ayuda externa que soporte parte de la financiación a realizar, mejor. Estas ayudas facilitan que las empresas puedan abordar esta fase con más recursos y multiplicar, consecuentemente, el alcance de sus resultados. Las convocatorias que hace CDTI son muy adecuadas para ello.
3º) DEMOSTRACIÓN. También denominada como la “Etapa manos a la obra”. Conocemos los principios científicos y sabemos que, a nivel de laboratorio, la tecnología desarrollada funciona. Llega entonces el momento de ampliar la escala y probarla a un nivel mayor. Para esta fase vuelva a ser muy interesante contar con una parte de financiación externa. La convocatoria de proyectos LIFE, por ejemplo, es el único instrumento financiero de la Unión Europea dedicado, de forma exclusiva, al medio ambiente. Actualmente en CARTIF estamos ejecutando 10 de estos proyectos y los temas abordados son muy diversos ¿los conoces?.
4º) COMUNICACIÓN. La última parte (y no menos importante) es publicar los resultados. Por eso denominamos a esta fase “Grítalo a los cuatro vientos”. La concienciación ambiental pasa, inevitablemente, por saber en qué se está trabajando, sobre qué se está avanzando, qué se puede estar consiguiendo y/o qué empresas están comprometidas con ello. Las publicaciones científicas, las patentes, etc, son un buen punto de partida para nosotros, como centro tecnológico, pero también existen otras formas, como el etiquetado ambiental y las Declaraciones Ambientales de Producto (DAPs), que hacen visibles a las empresas que se comprometen con el medio ambiente.
Veamos un ejemplo práctico (y exitoso):
La contaminación ambiental por óxidos de nitrógeno es un reto ambiental importante para las ciudades y reducirla se presenta como un gran reto (Fase ¡Eureka!). CARTIF participó hace unos años en el proyecto FENIX, trabajando activamente, entre otras tareas, en la fase de estudio, identificación y selección de nanomateriales fotocatalizadores (Fase “veamos qué tenemos aquí”). En base a los buenos resultados obtenidos, parte de los socios implicados en esa acción deciden continuar trabajando y contactan con el Ayuntamiento de Madrid para aumentar la escala de la investigación y poder aplicar el tratamiento desarrollado en las calles de Madrid (Fase “manos a la obra”). Surge entonces otro proyecto de I+D, LIFE EQUINOX, coordinado por CARTIF, que se encuentra ahora mismo en plena fase de ejecución (Fase “grítalo a los cuatro vientos”).
Esto nos demuestra que siempre será mejor no empezar la casa por el tejado.
Dice Richard Rogers en su libro “Ciudades para un Pequeño Planeta” que las ciudades no son más que ecosistemas que consumen recursos y los transforman para producir una serie de salidas en forma de servicios, bienes, residuos, etc. Ciertamente, la sostenibilidad de estos complejos ecosistemas depende de que seamos capaces de reducir el consumo de recursos no renovables, la producción de residuos o la contaminación en todas sus formas (atmosférica, lumínica o acústica), así como de establecer estrategias circulares que permitan generar nuevos recursos a través de los residuos producidos.
Por otro lado, el desarrollo tecnológico (que tiene su principal escenario en las ciudades) hace que tengamos un recurso cada vez más importante: la información, en forma de datos, que a cada instante generan los ciudadanos y los sistemas de los que hacen uso. Quizás este recurso no estaba considerado (o al menos no con la misma importancia que ahora) en el ecosistema del que Rogers decía que debía ser circular y reducir así su dependencia externa y su producción de residuos al exterior. Pero es indudable que bajo esta Cuarta Revolución Industrial que estamos viviendo, los datos son “el nuevo petróleo” (así lo llama David Buckingham, presidente de Aimia Shopper Insights), cuyo refinado, explotación y transformación en servicios permite mejorar la vida de los habitantes de las ciudades.
Volviendo al libro de Rogers, en el prólogo de su versión al castellano escribía el que fue alcalde de Barcelona entre 1982 y 1997, Pasqual Maragall, que “mi ciudad se impone como […] el lugar más grande que puedo modificar, sobre el que puedo influir en realidad, físicamente, y no solo a través de la ficción del voto”.
Resulta difícil establecer una definición aceptada sobre la ciudad inteligente, y aun mucho más consensuar cómo medirla, pero indudablemente la ciudad del futuro tiene su base en estos tres conceptos de los que nos hablan Rogers, Buckingham y Maragall, donde si juntamos estos ingredientes, nos encontramos con que en el reto de transformación a ciudad inteligente –entendiendo que cada acción tendrá un impacto sobre la misma–, debemos buscar siempre mejorar la eficiencia de su ecosistema –haciéndolo más sostenible–, e integrando ese gran recurso que es la información para dotar a la ciudadanía de nuevos y mejorados servicios que hagan también más eficiente su día a día. Y es que, al final, una ciudad no puede ser inteligente si no conseguimos que cada uno de nosotros haga un uso inteligente de ella y de los recursos que nos ofrece.
Pero es que, además e innegablemente, lo Smart está de moda, y no es que sólo la ciudad entienda que debe buscar mecanismos de transformación para lograr estas mejoras, sino que la ciudadanía, por su parte, cada vez hace más uso y demanda más soluciones tecnológicas que la industria le ofrece. Ahora el reto está, por lo tanto, en buscar el equilibrio entre estos dos ejes, que deben converger en que la transformación inteligente y sostenible del entorno urbano debe venir consensuada entre los que la planifican y los que ya están haciendo un uso inteligente de determinados recursos o servicios.
Y mucho de esto se ha podido apreciar en la Smart City Expo World Congress de Barcelona, que de nuevo se ha postulado como el principal foro europeo en el que las ciudades, la industria y los ciudadanos se han dado cita para continuar su aprendizaje, en un congreso y feria que este año llevaba por título “Ciudades para los Ciudadanos”, y que no podría resumir mejor lo que este post intenta reflejar.
Era esta una cita ineludible para nuestros proyectos Smart City, y hemos tenido ocasión de compartir los procesos de regeneración urbana que estamos implementando en las 16 ciudades en que los proyectos R2CITIES, CITyFiED, REMOURBAN y mySMARTLife están trabajando, a través de intervenciones en los ámbitos de la energía, la movilidad o las Tecnologías de la Información y la Comunicación.
Desde la Unión Europea existe un claro interés en la mejora de las condiciones energéticasy medioambientales del sector de la edificación y la reducción del impacto que tiene este sector en términos de consumo de energía y emisiones de CO2. Ese interés se materializa en la financiación de numerosos proyectos de investigación y demostración que van en esa dirección. Uno de esos proyectos es iNSPiRe.
Hace unos días se celebró en Bruselas la reunión final del proyecto, momento agridulce, ya que por un lado supone la despedida de muchos colegas de los 24 socios del proyecto, con los cuales difícilmente volveremos a coincidir, y por otro lado supone una gran satisfacción ya que, por fin, después de 4 años de duro trabajo, se ven los resultados de todas esas horas entre conferencias, reuniones e infinidad de informes.
iNSPiRe está alineado con la ambiciosa directiva europea de eficiencia energética en edificios que aspira aconseguir la reducción del consumo de energía en edificios del sector residencial y del sector terciario. En este proyecto, además de definir un proceso de renovación de edificios para conseguir la reducción de los consumos energéticos, también se han desarrollado kits tecnológicos altamente eficientes y novedosos, con el objetivo de ponerlos en el mercado como actualizaciones futuras a los sistemas vigentes en proyectos de renovación de edificios en la industria de la construcción. Se han desarrollado kits como solución para la distribución de energía y para cubiertas y fachadas con soluciones innovadoras de almacenamiento de energía y sistemas de generación de energía.
Todas las soluciones desarrolladas han sido instaladas en dos demostradores. Uno de ellos en el barrio de Villaverde en Madrid, y el otro en la ciudad alemana de Ludwisburg. Ambos edificios pertenecen al sector residencial. Tanto los datos obtenidos con la monitorización de los edificios como los datos de simulación, serán utilizados para la creación de una base de datos común que servirá a los profesionales de los sectores de ingeniería y arquitectura, así como a las autoridades locales para seleccionar los medios y sistemas más eficientes y rentables a la hora de abordar una profunda renovación en un edificio.
En este proyecto, CARTIF ha sido el responsable de las tareas de monitorización, seguimiento y análisis de los indicadores que permiten comprobar el óptimo funcionamiento de las soluciones instaladas, así como de comprobar que los residentes alcanzan las condiciones de confort buscadas. El primer objetivo cubierto fue la definición y diseño de un sistema de monitorización que permitiera la evaluación de los ahorros energéticos y conocer el rendimiento de los edificios antes y después del proceso de renovación y rehabilitación. Además, CARTIF desarrolló un software de vigilancia que nos indica si alguna de las soluciones no está funcionando correctamente, situación que el software interpreta realizando la lectura de múltiples sensores instalados en los demostradores. El trabajo de CARTIF ha estado siempre estrechamente ligado al trabajo de los socios empresariales desarrolladores de los kits tecnológicos ya que nuestro papel ha sido también el de informarles del correcto rendimiento y eficiencia de sus desarrollos.
Para llevar a cabo la evaluación de ahorros, ambos demostradores han sido monitorizados durante dos años en dos periodos, un año previo a la rehabilitación y un año posterior a la misma, con el objetivo de identificar su comportamiento antes y después y obtener una línea de referencia para realizar la comparativa. Para esta tarea se definieron 4 grupos de indicadores: de confort, de consumos eléctricos, de demanda térmica y por último de emisiones. Además, también se han definido indicadores económicos pero debido a los plazos de instalación de los kits aún no se ha realizado el estudio de estos indicadores.
Respecto a los resultados obtenidos, pese a que no se ha podido realizar aún un análisis de los ahorros, sí que se ha hecho un estudio comparativo del comportamiento de los edificios en los dos periodos de monitorización. Una vez que los datos de todos los kits estén disponibles al completo será posible hacer valoraciones más profundas.
Desde el área de Energía de CARTIF estamos comprometidos a ayudar a transformar nuestros entornos de vida en otros más eficientes y energéticamente más sostenibles, y nuestro trabajo y los resultados del proyecto iNSPiRe se alinean en este cometido.
