«Bombas, bombas…» Así rezaba una de las canciones más conocidas de un artista español del panorama musical de principios y mediados de los 90 en España. Aunque desde entonces ha llovido demasiado, podemos relacionar la temática con la actual crisis energética que estamos sufriendo, provocada por la situación bélica entre Ucrania y Rusia.
Hablamos de las bombas de calor, conocidas por sus siglas en inglés como HP (Heat Pumps).
El concepto de funcionamiento de las bombas de calor es muy sencillo, de hecho, todos tenemos en casa una máquina de frío muy similar, el frigorífico. Las bombas de calor, al igual que el frigo, basan su funcionamiento en comprimir un líquido refrigerante contenido en un circuito cerrado. Este líquido es capaz de recoger calor del entorno (en el caso del frigo recoge calor de su interior enfriando éste) y gracias a al comprensión que sufre, aumenta su temperatura. A continuación, este calor es disipado en la rejilla de la parte posterior.
Este mismo funcionamiento aplica a las bombas de calor, son capaces de recoger calor del exterior (a pesar de que la temperatura sea baja) y gracias a la comprensión que sufre el refrigerante, aumenta su temperatura, siendo posible así la calefacción de interiores.
Debido a que las bombas de calor son un equipamiento altamente eficiente éstas nos ayudan a reducir la factura energética de nuestros hogares.
Seguro que has oído hablar de la aero-termia, ¿verdad? Pues si tienes dudas de sobre en qué consiste, te diré que está basada en el funcionamiento de una bomba de calor que recoge calor del aire en el ambiente exterior (de ahí su nombre).
Es sabido y demostrado que más de un 40% de la energía consumida en Europa es utilizada para la climatización de viviendas. En este sentido, las bombas de calor son el aliado perfecto puesto que nos ofrecen una eficiencia de en torno a 400%, es decir, por cada unidad de energía que gastan, que suele ser energía eléctrica, son capaces de producir 4 unidades de energía térmica (tanto calor como frío) con lo que nos ofrecen unas altas tasas de ahorro. Además, hoy en día nuevas tecnologías nos permiten llegar a temperaturas de calefacción cada vez más altas debido al uso de nuevos líquidos refrigerantes y nuevas tecnologías, como las bombas de calor basadas en ondas acústicas que sustituyen la fuente de energía eléctrica por ultrasonidos para excitar el líquido refrigerante y aumentar así su temperatura, pero…
¿Es oro todo lo que reluce? Vamos a verlo; realmente cuando se habla de ahorros por el uso de las bombas de calor hay que hablar de ahorros en energía y luego ya… vemos el dinero. Calcular los ahorros económicos que provienen de ese ahorro de energía es sumamente complicado en los tiempos en los que vivimos, me explico; actualmente el precio de la electricidad (fuente de energía más común de las bombas de calor) vive en una montaña rusa constante, en la que se puede ver cada día cómo cambia considerablemente el precio entre los periodos valle-llano-punta, además de la diferencia que hay en el precio intra-diario (nadie sabe muy bien por qué, explicaciones podría haber muchas que darían para varias entradas de este blog).
Además del precio, se han de considerar las distintas fuentes de energía y es que no es lo mismo sustituir una caldera de gas o gas-oil, emisores eléctricos o cualquier otra fuente de calefacción por una bomba de calor. Esto incrementa la dificultad para hablar de ahorros económicos en cuanto a que también entran en juego las distintas fuentes de energía.
Una tercera derivada en el sentido económico, y algo que los fabricantes de bombas de calor no suelen contar, es que en el caso de su instalación en una vivienda, normalmente ésta no está preparada para dar cobertura al nuevo consumo eléctrico que se va a producir por la instalación de la bomba, y me explico con un ejemplo:
Imaginemos que tenemos una caldera de gas de 37kW de potencia que nos suministra calor en una vivienda y queremos sustituir esta caldera por una bomba de calor. Hemos dicho con anterioridad que ese equipamiento nos ofrece una relación de 4 a 1 en cuanto a producción de calor y consumo eléctrico, por tanto, para cubrir 37kW de calor, hemos de consumir 37/4 = 9.25kW de potencia eléctrica que seguramente no tendremos contratados y contratarlos va a encarecer la factura que vamos a pagar todos los meses en cuanto a término fijo utilicemos o no la bomba de calor.
Entonces ¿ahorramos o no? La forma ideal para estimar el ahorro que supone la instalación o sustitución de una caldera antigua por una bomba de calor debería hacerse implementando algún protocolo de medida y verificación de confianza, como se ha hecho en el proyecto REUSEHEAT en el que ha participado CARTIF en la aplicación del IPMVP (International Performance Meassurement and Verification Plan). Para ello se han utilizado datos monitorizados de los sistemas de generación de calor de varios demostradores que , conectados a internet por medio de diferentes protocolos IoT, envían estos datos a una plataforma común en la que se calculan los ahorros energéticos.
Estos ahorros se calculan en base a un modelo matemático realizado con los datos del periodo de tiempo antes de la instalación de la bomba de calor. Una vez que se saben los consumos reales después de la instalación de la bomba de calor, la condiciones con las que se han conseguido estos consumos (meteorológicas, de confort interior, etc.) se llevan al modelo y se calcula la energía que se hubiera consumido en las condiciones anteriores a la instalación de la bomba.
En este momento, sabiendo la energía que se ha ahorrado, se podría estimar económicamente el dinero que hemos ahorrado por el uso de bombas de calor, en base a un precio medio, una estimación más detallada del mismo o como mejor se considere.
Ahorros obtenidos en el proyecto REUSEHEAT en uno de los demos (comparativa consumo real vs modelo en la parte superior y ahorro obtenido en la parte inferior representado con barras)
El proyectoREUSEHEAT muestra resultados muy satisfactorios por el uso de este tipo de tecnología y el ahorro de energía que se produce. Además, las bombas de calor son consideradas una fuente de energía renovable (cuando además de utilizar energía aero-térmica cumplen determinadas condiciones) y limpia y evita un gran porcentaje de emisiones de CO2. Se habla de que podrían reducir un 70% de emisiones de gases de efecto invernadero.
Desde CARTIF creemos que debemos seguir apostando por este tipo de tecnologías y las innovaciones que nos ayuden a mejorarlas, no solo para las bombas de calor basadas en aero-termia, sino también geo-termia, hidro-termia,etc.
El proceso de cierre de un proyecto exitoso, ejecutado durante 7 años de forma continua (60 meses de ejecución y casi un año de preparación), siempre conlleva una sensación agridulce.
Por un lado, aparece la satisfacción del deber cumplido tras alcanzar el objetivo, que no es otro que lograr los grandes impactos energéticos y medioambientales comprometidos. Además, en el caso de mySMARTLife, en el que los principales beneficiados son los ciudadanos, esa sensación de satisfacción es todavía mayor. Pero también es cierto que se produce una cierta sensación de melancolía, sobre todo relacionada con la previsible falta de contacto con las muchas personas de entidades de diferentes países que te han acompañado durante todo este proceso. Es algo así como estar aliviado, contento y satisfecho, pero algo triste a la vez por tener que despedirte de colegas y amigos con los que no va a ser tan fácil mantener el contacto por la lejanía. Algo difícil de explicar, pero que seguro muchos de los que leéis este blog, habéis experimentado en alguna ocasión.
Tras unos días en los que en CARTIF hemos conseguido recuperarnos del tremendo esfuerzo que ha requerido el cierre de nuestro proyecto mySMARTLife, como dice la famosa canción de Mecano (tan apropiada para estas fechas), toca hacer balance de lo bueno y malo.
Y el balance, sencillamente, no puede ser mejor. mySMARTLife ha sido un proyecto que ha contado con tres ciudades de la envergadura de Nantes en Francia, Hamburgo en Alemania y Helsinki en Finlandia, rodeadas de unos sólidos ecosistemas de innovación, que se comprometieron a mejorar la eficiencia energética en un 55% en tres distritos y a cubrir la demanda energética restante con al menos un 54% de fuentes de energía renovable. Además, también se comprometieron a realizar un despliegue masivo de acciones de electro-movilidad y a mejorar y robustecer las plataformas de adquisición de datos y toma de decisiones con las que ya contaban en las tres ciudades. Y para ello, el proyecto se comprometió a diseñar, implementar y evaluar 140 acciones, ya ejecutadas con éxito y que han conseguido apalancar más de 200 millones de euros de inversión, recibiendo cerca de 18 millones de euros de financiación por parte de la comisión europea bajo el programa Horizonte 2020.
Además de estas acciones más visibles, el proyecto también ha contado con otras tres ciudades que se comprometieron a planificar, de forma estructurada, su transición energética hacia la sostenibilidad. Algo que ya es inevitable por el entorno energético, económico y social en el que nos encontramos, las ciudades de Palencia en España, Bydgoszcz en Polonia y Rijeka en Croacia ya se comprometieron a ello con rigurosidad 7 años atrás.
En CARTIF nos felicitamos por haber cumplido este compromiso tan ambicioso. Los números, que tan habitualmente son fríos, en este caso permiten certificar el rotundo éxito del proyecto.
147.054 m2 de espacio calefactado han sido rehabilitados o construidos bajo criterios de alta eficiencia energética. 8.777,59 MWh de energía neta se han ahorrado al año en los tres distritos por las acciones de eficiencia energética desplegadas y 4.350 vehículos eléctricos, se han desplegado en las tres ciudades (entre ellos, 388 autobuses eléctricos). En definitiva, 33.145 toneladas de CO2 no se emiten anualmente a la atmósfera en el conjunto de las tres ciudades. En castizo, una pasada….
Este éxito abrumador se complementa, además, con los tres planes de transición energética en las ciudades seguidoras, que ya están comenzando la fase de implementación de las acciones estudiadas en muchos casos. Como el district heating de Palencia, la ciudad que tenemos más cercana a nosotros, que ya está en su fase de ejecución. Como ya se dijo anteriormente, los números en este caso sí reflejan los logros de las 6 ciudades acompañadas por el resto de socios del proyecto.
Antes de despedir mySMARTLife, quisiera mencionar o resaltar algunas de las acciones más emblemáticas o innovadoras. En Helsinki se desarrolló un Atlas Energético 3D que ayuda a planificar las acciones de aprovechamiento solar en toda la ciudad. En Hamburgo se inyectó hidrógeno (H2) en una red de gas. Durante varios días se consiguió inyectar un porcentaje de hasta un 40% de hidrógeno en la red. En Nantes, se diseñaron y desplegaron 22 autobuses eléctricos de 24 metros de longitud y capacidad para 150 pasajeros. En Hamburgo, además de desplegar 80 autobuses eléctricos, se realizó la electrificación completa de una estación de depósito de autobuses para su recarga principalmente nocturna. Por último, se realizó el pilotaje por primera vez en Francia o Finlandia de dos mini-autobuses eléctricos bajo conducción autónoma en condiciones de circulación real. Estos son unos pocos ejemplos de las acciones desplegadas por mySMARTLife.
Pero como en CARTIF no nos tomamos ni un minuto de reposo, ya estamos preparados para comenzar nuevas aventuras. Los días 31 de Enero, 1 y 2 de Febrero comenzamos NEUTRALPATH, proyecto alrededor de la temática de distritos limpios de energía positiva, en los que trabajaremos con las ciudades de Zaragoza, Dresden, Estambul, Vantaa y Gante. Pero esto será objeto de un próximo blog. Permaneced atentos…
Del pasado 6 al 20 de noviembre tuvo lugar la 27 Conferencia de la Partes en Sharm el Sheikh donde se reunieron los líderes de los estados en la búsqueda de acuerdos contra el cambio climático y la definición de un plan de acción que permita lidiar con los retos actuales. En este post te desvelamos las conclusiones acerca de esta conferencia y por qué este tema debería interesarte.
Cambio climático…He oído hablar de ello, ¿pero por qué debería preocuparme?
Cuando hablamos de cambio climático, una gran parte de la población lo relaciona únicamente con el incremento de la temperatura. Y sí, tienen razón, se evalúa la gravedad del cambio climático a través del incremento en la temperatura, pero son las consecuencias derivadas de este incremento en temperatura lo que debería preocuparnos, además de sus causas, para poder combatirlo. Listo a continuación algunas relaciones que parecen algo contradictorias:
Los cambios cíclicos en el clima siempre han existido, éste es uno más; sí y no. Desde hace 100 mil años han existido cambios climáticos muy considerables y de forma cíclica. Sin embargo, con la llegada del Holoceno, hace 10.000 años, la temperatura en la Tierra se estabilizó variando únicamente su temperatura media en un rango de un grado centígrado. Esto facilitó el desarrollo de un planeta estable, y predecible. Es, de hecho, el único período en el que podemos asegurar que el desarrollo de la vida humana puede tener cabida. No obstante, las actividades humanas y el consiguiente incremento de gases de efecto invernadero en la atmósfera han hecho que abandonemos el Holoceno, adentrándonos en el Antropoceno, una situación sin precedentes, como se puede ver en la gráfica inferior.
Fuente: https://climate.nasa.gov/evidence/
Esta época se caracteriza por incremento exponencial de temperaturas, como puede observar en la gráfica inferior, extraída de documentación del Panel Intergubernamental contra el Cambio Climático (IPCC).
Valérie Masson-Delmotte et al., “Climate Change 2021: The Physical Science Basis,”
Sube la temperatura, pero hace más frío en invierno: la entrada en el Antropoceno y la subida de temperaturas ha hecho que estemos en riesgo de desestabilizar por completo los procesos atmosféricos de la Tierra y romper su equilibrio. Es precisamente este desequilibrio el que ocasiona que existan más extremos en las temperaturas, tanto en invierno como en verano. En la gráfica se puede observar la frecuencia en eventos extremos que existirían dependiendo de los potenciales incrementos de temperatura en el futuro.
Valérie Masson-Delmotte et al., “Climate Change 2021: The Physical Science Basis,”
Llueve más, pero hay más sequias. Un incremento en la temperatura terrestre afecta también a la temperatura de los océanos. Dado que el agua caliente ocupa más, esto acarrea un riesgo para todas las zonas costeras que se podrían ver afectadas por la subida del nivel del mar, y también impacta en el deshielo progresivo de los polos (cuya disminución de superficie también reduce la capacidad de la Tierra de reflejar la radiación solar). Sin embargo, lo que no resulta tan inmediato es la alteración del ciclo del agua: al existir más vapor de agua en el ambiente se producen tormentas más intensas. Esto puede desembocar en inundaciones fuertes y frecuentes, al igual que la aparición de huracanes. De hecho, se estima que episodios como el Huracán Sandy en 2021 ocurran anualmente a partir de 21001 . Pero, ¿qué pasa con las sequías? Al existir un incremento en temperatura, se evapora una mayor cantidad de agua del suelo (contribuyendo de nuevo a la desestabilización del ciclo del agua). Al volver ésta en forma de lluvias intensas al suelo, éste no es capaz de absorber esta cantidad de agua a esta velocidad, con lo cual contribuye a inundaciones derivadas de estas precipitaciones intensas. Además, por otro tipo de procesos, la capacidad de absorción y la calidad del suelo está actualmente mermada. Esto tiene diversas consecuencias, como puede ser la falta de seguridad alimentaria. [ Para saber más de este tema, recomiendo este documental: «Kiss the Ground»]
Por lo tanto, el problema del cambio climático no es únicamente el incremento de temperatura, sino también todas las consecuencias derivadas del mismo y el desequilibrio que implica en los servicios ecosistémicos que ofrece la Tierra. Por todos estos motivos, se fija el límite de temperatura en 1,5ºC, que es el que permite operar en un entorno seguro. Sin embargo, parece fácil sobrepasarlo.
¿Y qué se ha decidido en la COP27? ¿Son suficientes los acuerdos que se han tomado?
Actualmente, no estamos haciendo lo suficiente para reducir las emisiones de efecto invernadero para mantenernos en el límite de 1,5ºC de incremento de temperatura. Si bien existen opiniones diversas acerca de los resultados de la COP27, un sentir bastante generalizado es que, aunque se haya mantenido el objetivo de 1,5ºC fijados en el Acuerdo de París y renovado en la COP26 en Glasgow, es necesario hacer mucho más. En particular, los países que más emiten no se han comprometido a eliminar los combustibles fósiles, ni a establecer nuevos acuerdos para contribuir a la mitigación del cambio climático2.
Sin embargo, un punto positivo de la COP27 es su apoyo a los países más vulnerables, enfocando el discurso en la justicia climática. En efecto, las consecuencias del cambio climático más duras se acaban sufriendo por aquellos países que menos contribuyen a ello y que encima son más vulnerables. De hecho, según el Lancet Countdown Report de 2018, se estima que podrían existir un billón de migrantes climáticos.
Cada décima de grado cuenta. Las consecuencias de no actuar y sobrepasar aunque sea temporalmente este límite de 1.5ºC puede acarrear riesgos severos, algunos de los cuales pueden ser irreversibles, según el último informe del IPCC. Globalmente y de forma coordinada, tenemos que adaptarnos a estas nuevas circunstancias, pero también mitigar las futuras consecuencias del cambio climático. No obstante, estas acciones de mitigación y adaptación sólo se pueden aplicar a nivel local. Para darte algunas ideas sobre qué se puede hacer, te recomiendo un proyecto en el que estamos trabajando en CARTIF, al igual que proporciono referencias adicionales.
¿Cómo contribuye CARTIF en la lucha contra el cambio climático?
En CARTIF, especialmente desde el área de Políticas de Energía y Clima, trabajamos en el desarrollo de modelos (a diferentes escalas), herramientas y soluciones para analizar el cambio climático y proponer soluciones de adaptación y mitigación. En particular, en el proyecto RethinkAction (GA 101037104) coordinado por CARTIF, desarrollaremos una plataforma de evaluación integrada para simular y evaluar soluciones de adaptación y mitigación basadas en los usos del suelo. Este análisis lo realizaremos tanto a escala local, europea y global, como a lo largo del tiempo, lo cual permitirá tanto al público en general, como a aquellos encargados de tomar decisiones entender mejor el impacto de su aplicación, Para ello, desarrollaremos modelos de dinámica de sistemas que aplicaremos tanto en los 6 casos de estudio (ejemplos representativos de los impactos del cambio climático), como a nivel europeo y global, y nos apoyaremos en información satélite georreferenciada.
2. En segundo lugar, sugiero el simulador de la herramienta EN-ROADS, desarrollada por CLIMATE INTERACTIVE y el MIT para analizar escenarios futuros y las consecuencias en la temperatura dependiendo de las políticas que se apliquen en diversos ámbitos como la energía, transporte, etc.
3. Finalmente, cabe destacar el trabajo del Stockholm Resilience Centre y la investigación orquestada por Johan Rockström. Estos expertos han analizado ciertos límites (límites planetarios) en una serie de ámbitos que deberían respetarse (ver imagen inferior). Son puntos de no retorno donde, una vez sobrepasados, no podríamos volver atrás y harían que el funcionamiento de la Tierra se descontrolase. Como se puede observar, muchos de ellos tienen relación con el cambio climático, pero también con la contaminación que generamos, el uso de agua, etc.
Además de poder consultar los artículos científicos donde se expone esta teoría (aquí dejo un artículo), recomiendo la visualización del documental que han hecho al respecto, llamado “Los límites de nuestro planeta: Una mirada científica”. Según el documental, el mensaje principal es esperanzador: todavía tenemos tiempo. También, destaca cuatro líneas principales de acción:
1. Reducir a cero las emisiones de efecto invernadero
2. Proteger todos aquellos elementos terrestres que contribuyen a la absorción de nuestros impactos (humedales, suelos, bosques y océanos)
3. Cambiar nuestras dietas y la forma en que producimos la comida
4. Movernos hacia una economía circular.
El reto es enorme y crítico. Si bien muchas decisiones deberían tomarse a un nivel superior de políticas, ¿cómo puedes usar tu voz, tu voto y tus decisiones para contribuir en esta lucha?
Tu mundo depende de ello.
1 Georgina Gustin, “U.S. Coastal Cities Will Flood More Often and More Severely, Study Warns,” Inside Climate News, June 7, 2017. https://insideclimatenews.org/news/07062017/coastal-flooding-extreme-sea-level-rise-forecast
Hace unas pocas semanas la asociación SmartEn1 publicó una estimación de los beneficios que se podrían alcanzar gracias a la gestión de la demanda flexible. Recordemos que la gestión de la demanda flexible es el conjunto de acciones que estimulan a los consumidores para cambiar su patrón habitual de consumo de electricidad como respuesta a algún tipo de solicitud.
Se considera que la gestión de la flexibilidad de la demanda será uno de los pilares para alcanzar la descarbonización completa del sistema energético. A medida que el peso de los sistemas de generación clásicos, basados en combustibles fósiles, vaya disminuyendo será más difícil hacer que la producción coincida con la demanda, puesto que las energías renovables no son controlables. Este problema se puede resolver almacenando energía de alguna manera, como puede ser la generación de hidrógeno, calentar agua y utilizar baterías. Pero, además del almacenamiento, se puede intentar modificar la demanda para que esta coincida con los momentos en los que la generación renovable es más abundante. Si la demanda es flexible, esto se podría hacer sin perjuicio del consumidor.
Volvamos al informe de SmartEn. Han usado modelos del mercado eléctrico y estimaciones de consumo y generación para el año 2030 publicadas por la Unión Europea y han llegado a algunas conclusiones interesantes. La primera es que en 2030 se dispondrá en Europa de 164 GW de potencia flexible a subir (consumir menos en el caso de la demanda, generar más en el caso de la generación) y 130 GW de potencia flexible a bajar. En términos de energía son 397 TWh y 340,5 TWh, respectivamente. Para poner estas cifras en perspectiva, diremos que todas las centrales nucleares que hay en España suelen producir unos 60 TWh al año, o que la demanda de electricidad de Europa en 2021 fueron 3.399 TWh2 .
La explotación de la flexibilidad de la demanda permitirá reducir el precio de la electricidad porque gracias a su gestión se podrá incrementar el uso de energía renovables. El informe estima que este ahorro podríaser de 4.600 millones de euros. El incremento del uso de renovables se daría porque no se desaprovecharían hasta 15,5 TWh de energía renovable que no habría que «tirar» porque el sistema, gracias a la gestión de la demanda flexible, los podrá consumir cuando estén disponibles.
Si tenemos en cuenta que el desencadenante de toda la transformación en la que estamos sumidos es la lucha contra el cambio climático, el informe estima que la gestión de la demanda flexible podría suponer que se emitieran 37,5 millones de toneladas de gases de efecto invernadero menos que si no se aprovechara la flexibilidad de la demanda. Esto supondría un 8% de las emisiones totales y permitiría al sector de la generación eléctrica superar el Objetivo 553 , es decir, haber reducido en 2030 las emisiones de esos gases en un 55% respecto a las emisiones de 1990.
La transición energética podría amenazar la seguridad del suministro, es decir, el gesto cotidiano de accionar un interruptor y que se encienda la luz podría dejar de ser tan habitual. El informe recoge esta amenaza y dice que en 2030 Europa tendrá un déficit de capacidad de generación de 60 GW. Resolver este problema mediante la construcción de planta generadores podría costar unos 2.700 millones euros, inversión que se podría evitar si se habilitaran 60 GW de demanda flexible. Relacionado con la seguridad del suministro están los mercados de balance, en los que se vende energía para evitar problemas en la estabilidad de la red. Si se diera acceso a la gestión de la demanda flexible a esos mercados, SmartEn estima que el precio de la energía en esos mercados podría reducirse entre el 43% y el 66%, lo que terminaría redundando en el beneficio de los consumidores. También la red de distribución puede tener problemas para asegurar su correcto funcionamiento cuando la presencia de generación renovable distribuida gane el peso esperado. Para resolver esos problemas sería necesario invertir entre 11.100 y 29.100 millones de euros menos de los esperados si se gestionara de manera correcta la demanda flexible.
El consumidor final también se beneficiaría de la gestión de la demanda flexible, no solo si cuenta con cargas que sean flexibles, como la climatización electrificada o la recarga de vehículo eléctrico, por citar dos; sino que también tendrá que pagar menos en términos de peajes de uso de la red. El informe de SmartEn estima que estos términos supondrían una reducción directa de costes para los consumidores de hasta el 64% al año, unos 71.000 millones de euros en total. También se vería beneficiado por una reducción de costes indirecta debido a la reducción del precio de la energía, a la reducción de las inversiones necesarias en la red de distribución para mantenerla al día y a la reducción de los costes asociados a las emisiones de gases de efecto invernadero. El informe estima que esta reducción indirecta sería de unos 300.000 millones de euros.
A la vista del informe de SmartEn parece que no habría más que ventajas si la demanda flexible se gestionara correctamente. Entonces, ¿ya se está explotando la flexibilidad en beneficio del sistema energético, los consumidores y el medio ambiente? La respuesta depende del país, pero, en general, se avanza despacio. En el caso de España se han dado pasos para definir el papel del agregador independiente en la gestión de la flexibilidad, pero no se ha desarrollado la regulación necesaria y, por lo tanto, aún no hay modelos de negocio que puedan atraer a cualquier tipo de consumidor. La asociación Entra Agregación y Flexibilidad acaba de presentar una hoja de ruta para la flexibilidad de la demanda según la cual los agregadores independientes y la adaptación de los mercados estarán listos a finales de 2023. Un plan que parece muy ambicioso teniendo en cuenta los retrasos que se arrastran, pero que si se cumpliera supondría un gran avance para lograr los objetivos de descarbonización buscados tanto por el Gobierno de España como por la Unión Europea.
También en España encontramos una oportunidad de participación de la demanda flexible a través de los mercados de balance, donde consumidores muy grandes pueden obtener beneficios económicos gracias a su flexibilidad. Además de esto, recientemente se ha celebrado la primera subasta de respuesta activa de la demanda4. Consumidores con flexibilidad se han comprometido a reducir su demanda en la cantidad que hayan ofertado cuando les sea requerido por el operador del sistema, por lo que recibirán una retribución de 69,97€/MW. La mala noticia es que solo se han asignado 497 MW.
La gestión de la flexibilidad de la demanda está llamada a ser un elemento importante en el nuevo sistema energético. Puede lograrse a través de mecanismos voluntarios y remunerados siempre y cuando los consumidores se adapten suficientemente rápido y la normativa sea favorable. Si esto no se logra, aprenderemos a ser flexibles por la vía de la imposición de restricciones al consumo.
Figura 1. Trazado de las redes de calor de Valladolid. Fuente: SOMACYL
La resaca del COVID-19 nos dejó una crisis de suministro con largas colas de compra (no solo en el supermercado) que ha incrementado los precios de equipos, y todo tipo de componentes. Además, el conflicto armado entre Rusia y Ucrania ha originado una crisis energética en la que los precios del gas no dejan de aumentar.
Ante esta incertidumbre y el creciente miedo a pasar frío en invierno, algunas comunidades de vecinos se han puesto en marcha para conectarse a redes térmicas de distrito (o redes de calor). En Aranda, por ejemplo, 1950 viviendas se conectarán a una red térmica de biomasa. Lo mismo ocurre en Valladolid, donde se están instalando nuevas redes de calor en los barrios de Huerta del Rey, Parquesol y Villa del Prado. En otros barrios, según RTVE, las comunidades de vecinos están decidiendo apagar la calefacción central ante la subida de precios, lo que podría provocar un aumento de personas en situación de pobreza energética. En este contexto esto último significaría que las personas pasen frío en sus casas por miedo a una factura energética elevada.
Pero ¿qué son las redes de calor?
Las redes de calor o redes térmicas de distrito son instalaciones de producción de calor (o frío) que suministran la energía a cada vivienda a través de tuberías subterráneas. Entre las mayores ventajas, en comparación con los sistemas individuales (las calderas de casa habituales), encontramos que las redes térmicas permiten la integración de fuentes de energía renovables para aumentar la independencia del exterior de combustibles fósiles, reducir las emisiones y abaratar costes para los usuarios finales. Otros beneficios incluyen la retirada de equipos individuales de los espacios interiores, lo que implica más espacio útil disponible dentro de los hogares, y el poder ofrecer un servicio de suministro independiente de los combustibles fósiles (y sus subidas de precios). Su principal desventaja es que suelen requerir obras aparatosas para preparar la instalación de tuberías, tradicionalmente implicaba construir plantas de producción de grandes dimensiones con chimeneas altas y estéticamente poco atractivas, y que, sencillamente, no son conocidas entre el público general, ni los beneficios que pueden proporcionar (especialmente en el caso de España).
Entonces ¿afectan al panorama urbano de las ciudades?
La respuesta es que no necesariamente. Dentro de la iniciativa New European Bauhaus (NEB) se pretende mejorar la calidad de vida de los ciudadanos a través del fomento conjunto de los principios de Belleza, Sostenibilidad e Inclusión en nuestro entorno, algo equivalente al bueno, bonito y para todos.
Estos principios están enfocados en reconectar con la naturaleza, recuperar el sentido de pertenencia y fomentar la participación, sostenibilidad y circularidad. En el caso de las redes de calor, este enfoque integral se puede conseguir de distintas maneras.
En cuanto al pilar de sostenibilidad, en las redes térmicas se puede incrementar el uso de fuentes de energías renovables (geotermia, solar térmica, biomasa, biogás, recuperación de excedentes de calor de la industria) como se está haciendo a nivel general en el sector para reducir las emisiones de CO2 y otros contaminantes, pero también, por ejemplo, a través de la revalorización de las cenizas o residuos forestales.
Por lo que se refiere a la dimensión social e inclusión, al integrar alternativas más sostenibles y suministrar calor o frío a un gran número de viviendas, se puede propiciar un suministro de calor o frío asequible, seguro y flexible, reduciendo así los casos de pobreza energética. Además, la digitalización y la combinación de redes con comunidades energéticas promueven la participación ciudadana y su inclusión en la transición energética, donde se puede debatir, dar feedback, involucrar en estrategias de gestión de la demanda e incluso fomentar que los usuarios se conviertan en prosumidores de calor.
Pero ¿y cómo podrían hacerse bonitas las redes de calor? En CARTIF, hemos encontrado que, a través de la generación de espacios verdes (como parques) o espacios multiusos, se puede conseguir que las plantas de generación sean espacios bonitos integrados en el panorama urbano, culturales o educativos. Además, es posible reducir el impacto visual de las redes de calor enterrando las instalaciones, y con ello también el posible rechazo social asociado a la componente estética de estas redes de suministro.
Y para muestra, un botón – Caso de estudio en Heerlen, (Países Bajos)
Un ejemplo muy ilustrativo de la aplicación con éxito de los principios de la New European Bauhaus a las redes de calor es la red de Heerlen (Países Bajos), que suministra calor y frío a 350 hogares gracias a la energía geotérmica. Esta red cuenta con pozos a distintos niveles de temperatura que le permiten suministrar calor en torno a los 40ºC en invierno y 16ºC de frío en verano. La instalación utiliza las antiguas minas de carbón como almacenamiento térmico subterráneo y aprovecha también los excedentes de calor de una industria siderúrgica cercana, que de otra forma se perderían en el ambiente. Esto aplicada a España solo sería posible de promover si primero se aislaran las casas para poder bajar la temperatura necesaria para calefacción y, con ello, bajar la temperatura de las redes térmicas de distrito. En Heerlen, en cada subestación cada usuario contaría con un sistema de calefacción auxiliar (que podría ser bombas de calor) para satisfacer su demanda térmica. Por lo que su generación es sostenible y garantiza precios asequibles a los ciudadanos.
Por otra parte, la central de generación de esta red cuenta con una estética moderna e innovadora que se integra con el entorno urbano y es parte de un edificio multifuncional que incluye un supermercado, un café, una sala de conferencias y una biblioteca. De esta manera, lejos de suponer un impacto visual negativo o provocar rechazo, se ha convertido en un punto de encuentro icónico de la ciudad.
Figura 2. Diseño exterior de la planta de red de calor de Heerlen (Países Bajos). Fuente: Smart Cities Marketplace
Todo este trabajo que se muestra sobre redes de calor hacia un futuro más sostenible, inclusivo y bonito, es posible gracias a que CARTIF está participando en varios proyectos estudiando las redes térmicas de calor desde diferentes perspectivas. Entre ellos, REUSEHEAT y REWARDHEAT, donde se demuestran las redes de calor de nueva generación con la integración de recuperación de calor de diferentes fuentes, un proyecto junto a la JRC para estudiar la perspectiva NEB en redes de calor en Europa, o la plataforma de la misión de ciudades NetZeroCities, donde CARTIF dará soporte a ciudades para promover este tipo de iniciativas.
Si quieres saber más o necesitas ayuda sobre la iniciativa NEB o redes de calor, ¡Cuenta con nosotros!
CARTIF es Centro de Excelencia Cervera, otorgado por el Ministerio de Ciencia e Innovación y del CDTI, bajo el expediente CER201910.
Coautora
Andrea Gabaldón: Investigadora de energía. Experiencia en modelado energético de sistemas en edificios y distritos, redes térmicas de distrito, distritos de energía positiva y comunidades energéticas. Trabaja en proyectos europeos como LocalRES, ATELIER y NETZEROCITIES
Cuando hablamos de la palabra mapa, nos viene a la cabeza la imagen de un dibujo donde se representan países y océanos. Para los más veteranos, los mapas pueden traernos recuerdos de los tiempos en los que teníamos en los coches aquellos planos plegados, con las carreteras de España. Incluso podemos evocar aquellos mapas antiguos, prácticamente obras de arte, donde se apiñaban los nombres de puertos y pueblos de mar sobre las líneas de la costa, mientras que en las aguas veíamos pintadas sirenas y monstruos marinos. Sin embargo, también debemos pensar en los mapas como uno de los medios más atractivos y útiles para proporcionar cualquier tipo de datos que posean una relación espacial entre ellos.
Figura 1: Atlas de Cresques, 1375. Fuente: elhistoriador.es
En su concepto más sencillo y tradicional, un mapa es una representación gráfica que muestra una entidad y objeto medible (ej. carretera, ciudad o incluso un continente) a una escala representable en un medio físico (un papel o la pantalla de un ordenador). Es cierto que bajo esta definición también caben conceptos e ideas que trasciendan los espacios físicos reales, y las distancias que muestran ciertas clases de mapas pueden no ser algo medible, sino que esas representaciones muestren cosas como ideas o procesos, como en el caso de los mapas conceptuales. Sin embargo, esas otras tipologías de mapas quedan más alejadas del concepto abordado en este artículo, donde nos centraremos en la definición más clásica, pero sin renunciar a las ventajas que nos proporciona la tecnología moderna (en este caso, los lenguajes de programación más recientes).
En cartografía, los mapas se utilizan para representar entidades geográficas en diversas localizaciones considerando diferentes sistemas de representación. Estas entidades, además de su geometría, pueden incluir distancias, altitudes, y un largo etcétera de atributos que ayuden a mejorar su representación. Sin embargo, y con el tiempo, se han ido utilizando mapas para representar características o atributos de los elementos, de forma estática o dinámica a través de su relación espacial con una entidad geolocalizada. Como ejemplo, podríamos poner un mapa de las personas que viven en una determinada región (densidad de población), o de los votantes de un partido político, o de la renta per cápita de las ciudades representadas.
Los datos a los que nos referimos son en definitiva cualidades o valores que se relacionan espacialmente o no con los elementos representados en un mapa. Por lo tanto, se puede hablar de datos representados sobre un mapa, aunque la realidad es que es el conjunto el que sirve al propósito esperado: los datos tienen sentido no sólo en su valor numérico, tal y como tenemos en el caso de una lista simple de datos, sino también en su valor posicional, donde la posición relativa de esos datos sobre el mapa es lo que les da sentido y significado, no solo a ellos mismos, sino a todo el conjunto.
Uso práctico de datos en mapas
Uno de los campos tecnológicos donde se necesita trabajar con datos y sus relaciones entre ellos es la programación de software orientada a la visualización de datos. Siempre sin salirnos del concepto clásico de mapa, es de gran importancia la utilización de estas herramientas para que los usuarios del software (o las personas que visitan la web) puedan tener disponibles los datos que se exponen, de una forma clara, que sea accesible, y sobre todo que de un vistazo permita hacerse una idea del conjunto de datos que se están mostrando en este momento.
Existen algunas herramientas de diseño para implementar mapas interactivos tanto en programas de escritorio como en aplicaciones web. De entre ellas las más populares son, por una parte, las interfaces que hacen de puente con aplicaciones de escritorio existentes (por ejemplo, aplicaciones que usan módulos deArcGIS), y por otro las librerías que sirven para manejar mapas embebidos en aplicaciones de lenguajes de programación populares, como la librería Leaflet.
Figura 2: Interfaz ArcGIS
La librería Leaflet fue lanzada en 2011 por el ucraniano Volodymyr Agafonkin. Esta librería está pensada para trabajar con JavaScript, y muestra su utilidad en aplicaciones web tanto para ordenadores como para dispositivos móviles, gracias a su reducido tamaño (42 KB) y a su buena implementación, que hace que desde ambos lados de la aplicación su uso sea realmente sencillo, tanto por parte del usuario que navega por el mapa, como por parte del programador que escribe el código que permite que el mapa haga lo que se necesite.
A mayores de lo anterior, y considerando la programación de interfaces interactivos, es importante contar con una librería que permita no solo trabajar con Leaflet, sino que además utilice componentes compatibles y que ayude a integrar todo el conjunto en una aplicación práctica y sencilla de programar. En este caso, la librería más popular y utilizada es React. Y trabajando con React, la mejor forma de utilizar Leaflet es a través de la librería integrada react-leaflet, que nos permitirá utilizar todas y cada una de las características de esta librería, utilizando la forma de trabajo del propio React.
Este modo de trabajo de React, por dar una breve pincelada, requiere interactuar con los objetos del código bien a través de funciones, o bien utilizando el concepto de clases, entendido de forma similar al empleado en lo que se denomina programación orientada a objetos. Y es de esta manera como se trabaja con Leaflet, destacando el uso de dos conceptos llamados la vista y las capas:
La vista es el propio sub-interfaz del mapa, y que a su vez contiene todos los usos y funcionalidades. Por ejemplo, podríamos tener botones para mostrar y ocultar capas de datos, hacer zooms y búsquedas en el mapa, etcétera.
Las capas son objetos que contienen el enlace a un conjunto de datos concretos, así como unas funciones y propiedades que pertenecen a la capa.
Una vista, por tanto, puede tener varias capas, que son las que contienen todos los datos que se muestran en el mapa. El mapa tiene una o más capas de datos, que muestran la información superpuesta a la capa base correspondiente.
Figura 3: Capas de un mapa. Fuente: Bibhuti Bhusan Mandal. GIS based online tenement registry for Indian mineral resources. Indian Mining and Engineering Journal. 2009. Vol. 45 Nº 9: 29-30.
Para entender un poco este concepto, una imagen sencilla de algo que podría ser equivalente a esta idea es el uso de «transparencias» ( o «acetatos»), que se utilizaban antaño para mostrar diapositivas: imaginando una hoja opaca donde hay dibujado un mapa, sobre éste se pueden superponer esas láminas transparentes, donde van pintados nuestros datos, en forma de polígonos, marcas, iconos, flechas, etc. Incluso podemos superponer varias de esas láminas, y veríamos los datos unos sobre otros, pero todos sobre las líneas del mapa fijo. El mapa fijo sería lo que llamábamos antes «capa base», y los acetatos que hemos comentado serían las capas de datos.
Figura 4: hojas transparentes de acetato empleadas tradicionalmente para presentaciones, antes de la existencia del PowerPoint.
Desde CARTIF, trabajamos en la implementación de soluciones que utilizan estas tecnologías para la visualización de datos geolocalizados. Como ejemplo, habría que destacar los proyectosReUseHeat y ePARCERO dónde se han desarrollado dos aplicaciones para la gestión de datos geolocalizados. En ReUseHeat, el visualizador estadístico, permite observar las fuentes de calor no aprovechado en hospitales, centros de tratamiento de residuos, centros de datos y transporte subterráneo de pasajeros. La capa base del mapa pertenece a OpenStreetMaps, y los datos sobre energía potencialmente aprovechable se han obtenido a partir de encuestas llevadas a cabo dentro del proyecto. Un detalle interesante del visualizador es ver cómo los objetos visualizados se agrupan en burbujas, que se desagregan al hacer zoom en las zonas concretas, lo que mejora la visualización del conjunto de datos. Y todo esto se logra gracias al uso de Leaflet.
Figura 5: Vista general del visualizador estadístico de ReUseHeat
En el caso del proyecto ePARCERO, cuyo prototipo de visualización está aún pendiente de publicación, el mapa solo es una parte de la herramienta, aunque es la más importante. El mapa, que se coordina con la tabla de datos en la parte inferior de la pantalla, así como con los filtros a la izquierda, muestra las parcelas seleccionadas como candidatas de interés para usuarios que busquen parcelas con ciertas características, y que actualmente no se encuentren en uso. El mapa permite alternar entre dos capas base, una la clásica de OpenStreetMaps, y la otra con la orto-foto del Instituto Geográfico Nacional. Como detalles añadidos, aparte de los pop-ups de los datos cuando se pulsa sobre uno de ellos, el mapa se auto posiciona al elegir una localidad y hace el auto-zoom correspondiente.
Figura 6: Herramienta de selección de parcelas para el proyecto ePARCERO. Pueden apreciarse las siluetas de las parcelas (en azul) posicionadas sobre la orto-foto de base
Presente y futuro de los mapas interactivos
Como hemos visto en los dos casos anteriores, es apreciable la utilidad que este tipo de herramientas posee a la hora de mostrar información pro pantalla, yendo más allá de las visualizaciones tradicionales en las que los mapas de las páginas web eran únicamente una imagen pre-generada, o que se tenía que generar cada vez que se modificaban los datos. Ahora, los mapas generados mediante el uso de Leaflet cambian, se adaptan, y son una herramienta dinámica sobre la que observar diversos conjuntos de datos, y siempre al servicio se las necesidades de un usuario que recibe una información visual que maximiza su utilidad de esta manera. Y lo más importante, permite que el usuario no necesite tener conocimientos sobre mapas, solo ha de usar el ratón de su ordenador y la curiosidad que le lleve a descubrir los datos que se le ofrecen desde la interfaz.
Las perspectivas de futuro respecto de esta tecnología ofrecen nuevos niveles de detalle en los mapas y nuevos soportes para visualizar planos y mapas en tres dimensiones, más allá de las pantallas planas, permitiendo interacciones directas con el elemento representado tal y como se adivina en el uso poco a poco más extendido de dispositivos de realidad virtual. Pero por el momento la tecnología empleada de visualización cumple de sobra con las expectativas y demuestra su utilidad para el público en general. Desde la División de Energía, esperamos facilitar al máximo las labores de selección y chequeo de datos por parte de los usuarios, en interfaces cada vez más cómodos y sencillos de utilizar.
Agradecimientos a Susana Martín e Iván Ramos, de la División de Energía, por sus comentarios y anotaciones técnicas en el presente artículo.
