Las cavernas fueron nuestro primer hogar pero, ¿nos hemos parado a pensar cómo se sentían nuestros antepasados en las frías mañanas de invierno? ¿Y en los calurosos veranos? Quizá nos sorprendamos…
La humanidad ha tenido múltiples y diversos hogares. Desde los tipis de los indios americanos hasta los rascacielos que inundan hoy en día la ciudad de Nueva York. En la actualidad, los edificios representan el 40% de la energía consumida y el 36% de los gases de efecto invernadero. Muchos de ellos, además, datan de los años 70. Definitivamente, necesitamos un cambio si queremos atajar el cambio climático.
En el Paleolítico, las primeras viviendas, en forma de cabañas hechas de pieles de animales y troncos, protegían a nuestros antecesores del frío y viento. Durante el Neolítico, las construcciones de poblados con casas de adobe otorgaban a nuestros antiguos pobladores de condiciones de habitabilidad. Y todo ello sin consumir ni un solo kilovatio hora y empleando los recursos que la naturaleza les ofrecía para obtener ciertas condiciones de confort.
Si miramos la evolución de las edificaciones a lo largo de la historia, ésta nos indica que las casas de adobe dejaron espacio a las viviendas del antiguo Egipto, fabricadas a base de paja y madera. Por su parte, la Antigua Roma introdujo el hormigón y la piedra, así como tecnologías como el arco de medio punto, la arcada, la bóveda y la cúpula. Dando un salto hasta el Renacimiento, esta época supuso una ruptura arquitectónica, incluyendo materiales como el mármol, estuco y azulejos. Hasta la evolución hacia el ladrillo que componen la mayor parte de la edificación existente. Pero, a pesar de la evolución en el empleo de materiales… ¿realmente estamos mejorando nuestras condiciones de confort y la eficiencia energética de los edificios?
La respuesta a día de hoy es que necesitamos edificios más eficientes y más inteligentes, pero, ¿ qué nos impide cambiar nuestra forma de utilizar los edificios? Platón, en su mito de la caverna, nos indica que es la falta de conocimiento lo que nos oculta la realidad. Extrapolado a la actualidad, la carencia de información útil y valiosa nos limita a la hora de tomar decisiones más objetivas, desde el conocimiento y reduciendo la subjetividad.
Para dar respuesta a la pregunta de cómo mejoramos el conocimiento de los edificios; entra en juego el concepto de edificios inteligentes. Según la Comisión Europea, un edificio inteligente es aquel que está conectado, es capaz de interactuar con los sistemas que le rodea, incluidos los usuarios, y puede gestionarse de manera remota. Es decir, tiene que comportarse de manera interactiva tanto con los sistemas energéticos del edificio como con otros edificios e inclusive los propios usuarios. Además, cambia su comportamiento de reactivo a pro-activo para hacer un uso eficiente y efectivo de sus propios recursos.
Los principales habilitadores de los edificios inteligentes son las nuevas tecnologías. En primer lugar, el IoT (Internet of Things o Internet de las cosas) que, en pocas palabras, se define como la conectividad a través de la Internet de elementos comunes como electrodomésticos, coches, teléfonos móviles, etc. Esta tecnología es la que permite convertir un edificio tradicional en un edificio conectado, capaz de proveer de datos gracias a los sensores IoT. En segundo lugar, la Inteligencia Artificial, que utiliza los datos para extraer el conocimiento; el mismo conocimiento que, siguiendo el mito de Platón, nos guiará hacia la salida de la caverna. La Inteligencia Artificial es una técnica capaz de aprender de los datos, extraer patrones de comportamiento y predecir situaciones futuras. Consiguiendo así, anticiparse a acontecimientos y permitir la actuación del edificio de manera pro-activa. En otras palabras, se está acercando el razonamiento humano a los edificios, pero tomando decisiones en base a información objetiva.
Desde CARTIF, llevamos años trabajando en la línea de investigación para la transformación de los edificios actuales en más inteligentes, más confortables y amigos del medio ambiente. Proyectos como BRESAER son un claro ejemplo de dicha transformación. En este proyecto, se ha desarrollado un sistema de toma de decisiones basado en Inteligencia Artificial. Dicha solución permite que el edificio pueda determinar con una hora de antelación las necesidades energéticas para cumplir con las condiciones de confort y elegir las fuentes disponibles para calefactar o refrigerar el edificio.
Todo esto sin olvidarnos que los edificios son para nosotros y, por tanto, los usuarios debemos ser los protagonistas. Los consumidores deben estar mejor informados del comportamiento del edificio, así como éste debe adaptarse a las preferencias del habitante. Por ejemplo, termostatos inteligentes que aprenden nuestros hábitos para asegurar una temperatura agradable sin necesidad de configurarlo. O incluso, detectar cuándo nos vamos para apagarse y dejar de consumir gas o electricidad, cobrando aún más sentido con los precios actuales. El ejemplo de esta tecnología se enmarca en el proyectoCOMFOStat.
En conclusión, los edificios inteligentes representan la perfecta solución que combina las mejores condiciones de vida actuales con la reducida emisión de gases de la antigüedad. Los datos y la Inteligencia Artificial generan el conocimiento necesario que nos habrá guiado hacia la salida de la caverna. Si aun así no encuentras el camino, nuestra puerta siempre estará abierta para ayudarte.
Sólo hay un bien: el conocimiento. Sólo hay un mal: la ignorancia.
Es ya un hecho que el momento actual y las próximas décadas son y serán claves en la evolución de la sociedad y del estado de la Tierra, determinando si esta es o no capaz de soportar la gran carga que supone la población humana. A día de hoy, los indicadores son más que preocupantes, y continúan empeorando constantemente.
Ante estos cambios, resulta indispensable la creación de políticas orientadas a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), fijando unos objetivos claros desde este momento hasta 2050. En este ámbito, la ruta establecida por el Gobierno de España en la Estrategia de Descarbonización a Largo Plazo (ELP 2050) permitirá reducir un 90% las GEI a 2050 con respecto a 1990, teniendo en cuenta que es de esperar que el 10% restante sea absorbido por los sumideros de carbono.
Dentro de todos los objetivos definidos para lograr la mencionada descarbonización, la movilidad juega un papel clave, por lo que se hace totalmente imprescindible aunar fuerzas e impulsar cambios en lo que a movilidad se refiere. A pesar de depender, a día de hoy y en gran medida, de los combustibles fósiles, la movilidad sostenible pasa por fomentar la utilización de vehículos eléctricos y transportes y combustibles alternativos, así como por intentar reconducir en cierto modo las costumbres de los ciudadanos en lo relativo a los desplazamientos.
El número de desplazamientos en un día medio laborable superaron los 123 millones en 2007, según la encuesta de movilidad de las personas residentes en España 2006-07 de Movilia. Aproximadamente un 83% de la población realiza al menos un desplazamiento en día laborable y, de estos, más de un 16% (20,3 millones) correspondieron a viajes de ida al trabajo, teniendo que añadir en este caso también el viaje de vuelta. Así pues, y tomando como base el estudio Movilia mencionado anteriormente (estos datos, por tanto, no tienen en cuenta los efectos de las crisis económicas posteriores a la realización del estudio, ni por supuesto de la pandemia), el número de desplazamientos in itinere nacionales en un día medio laborable era en 2006-07 de unos 37 millones sobre el total de 123 millones (casi una tercera parte), realizándose aproximadamente un 63% de los mismos en vehículo privado, como indica el proyecto E-Cosmos.
A tenor de los datos anteriores, puede deducirse que la movilidad de los trabajadores/as tiene, en España, un peso muy elevado sobre el conjunto de la movilidad colectiva, según datos del Observatorio del Transporte y la Logística en España, lo cual tiene como consecuencia un elevado impacto ambiental, social y económico derivados en gran medida de los desplazamientos realizados en medios de transporte ineficientes y contaminantes, como es el automóvil privado.
Por otra parte, desplazarse en automóvil privado para ir y volver del trabajo (o durante la jornada laboral) es un factor de riesgo para la salud, dado que los accidentes de tráfico se han convertido en la primera causa de muerte por accidente laboral en España. De hecho, en España, los accidentes laborales de tráfico (in itinere + durante la jornada laboral) constituyeron un 11,6% del total de accidentes de trabajo con baja, según el Ministerio de Trabajo, Migraciones y Seguridad Social, Gobierno de España. El tiempo de descanso que se pierde para evitar los atascos diarios, habituales en las grandes ciudades, soportar el estrés que conlleva la conducción en horas punta o conducir con la preocupación de llegar tarde al trabajo o no poder estacionar el vehículo incrementan el riesgo de accidente al volante.
Para solucionar toda esta problemática se hace enormemente necesario establecer una muy buena colaboración entre las empresas, las entidades públicas y los proveedores de servicios de movilidad. La constitución de vías de colaboración entre todas estas entidades hará posible la generación de planes de movilidad sostenible para el personal reales y efectivos, que tengan en cuenta las necesidades de sus plantillas y que además deriven en actuaciones reales y provechosas que hagan posible una drástica reducción de los desplazamientos en vehículo privado.
Dada la enorme necesidad que en este momento existe respecto a la consecución de una movilidad cada vez más sostenible, desde el centro tecnológico CARTIF colaboramos con diversas entidades con un objetivo común: desarrollar planes de movilidad sostenible. En este ámbito, trabajamos muy activamente con varias empresas con el principal objetivo de lograr hacer más sostenibles los desplazamientos in itinere de sus empleados, trabajando para ello conjuntamente con todos los agentes implicados.
Es responsabilidad de todos intentar dar el salto y contribuir activamente a la descarbonización del planeta, así que… luchemos todos juntos para intentar que las nuevas generaciones puedan desarrollarse en las mismas (o incluso mejores) condiciones que lo hicimos nosotros desde el punto de vista medioambiental.
CARTIF posee el conocimiento para acompañar a las entidades que lo deseen en el camino a la descarbonización del planeta, no solo en lo relativo a planes de movilidad sostenible, sino también en relación a otras muchas medidas que pueden tomarse al respecto. Es ahora o nunca…
El cambio climático es una realidad cada vez más visible en nuestro planeta y que afecta a millones de personas en todo el mundo. Estos cambios en el clima, son claramente reconocibles por el aumento de las temperaturas, la disminución de los recursos hídricos, el aumento del nivel del mar o eventos de precipitación cada vez más irregulares y torrenciales. Las consecuencias, efectos e impactos ocasionados por estos cambios en la climatología son cada día más frecuentes y relevantes, causando daños materiales de gran magnitud y provocando desplazamientos de la población al hacer inhabitables las áreas en las que vivían, siendo ejemplos muy claros las sequías extremas, las inundaciones o la desertificación. En nuestro día a día, podemos ver como se manifiestan estos cambios en el clima. Un claro ejemplo es el invierno que acaba de comenzar con temperaturas medias más suaves de lo normal y temperaturas máximas inusualmente elevadas para la época del año.
En este contexto de cambio climático, el termómetro sigue batiendo récords de aumento y se estima que en España las temperaturas medias están aumentando en torno a 0,3ºC por década, lo cual nos da una idea del elevado ritmo de calentamiento al que se está viendo sometido nuestro país y en general el planeta. Además, hay que tener en cuenta que, aunque logremos reducir las emisiones causantes del cambio climático tratando de evitar las consecuencias que este ocasiona, las tendencias de cambio reflejadas en las variables climáticas se mantendrán en las próximas décadas debido a la inercia del sistema climático. Ante una perspectiva tan negativa, es necesario hacernos la siguiente pregunta: ¿ cómo podemos contribuir a mitigar y reducir los impactos del cambio climático o adaptarnos a ellos generando territorios más resilientes?
Para ayudarnos en esta lucha, tienen una importancia vital las estrategias de mitigación y adaptación. Las estrategias de mitigación persiguen reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera, que son, en última instancia, el alimento del cambio climático antropogénico. Por su parte, las estrategias de adaptación, persiguen limitar los riesgos derivados del cambio del clima, reduciendo nuestras vulnerabilidades. Ambas estrategias son complementarias de tal modo que, si no tenemos en cuenta la mitigación, la capacidad de adaptación se puede ver fácilmente desbordada y desarrollar una adaptación que no sea baja en emisiones carece de sentido.
Pero y ¿ qué podemos hacer como ciudadanos? Nosotros podemos contribuir con pequeñas medidas como el reciclaje, el uso del transporte público o la bicicleta, el comercio de proximidad que minimiza el transporte, los productos ecológicos y sostenibles…, todas ellas ayudan a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Sin embargo, la adaptación requiere de grandes respuestas que generalmente deben ser promovidas por las administraciones u organismos que se encarguen de la gestión del territorio. Por lo tanto, no debemos pasar por alto que la lucha frente al cambio climático debe ser un esfuerzo de todos (ciudadanos, administraciones, empresas, etc.) integrando el mayor número posible de agentes y cubriendo un enfoque multisectorial y sistémico que no pierda de vista la perspectiva social del problema.
Bajo esta perspectiva de cambio climático y para promover su adaptación, la Unión Europea ha lanzado la Misión de Adaptación al Cambio Climático que pretende fomentar y apoyar la transición hacia la resiliencia en Europa a nivel de los individuos, las ciudades y las regiones, tanto en los sectores privados como públicos como economía, energía, sociedad, etc. Su objetivo principal es apoyar, al menos, a 150 regiones y comunidades europeas hacia la resiliencia climática en 2030. Para ello, la misión ayudará a las regiones y comunidades a entender mejor, prepararse y gestionar sus riesgos climáticos, buscar oportunidades, así como facilitar la implementación de soluciones innovadoras y resilientes proporcionando información sobre las distintas fuentes adicionales de inversión.
De forma complementaria y para dar respuesta a las necesidades de adaptación generadas por los cambios en el clima, es necesario dotar a las entidades de un marco común que garantice una homogeneidad de criterios en la concepción del cambio climático. En este sentido, la acción pública frente al cambio climático en España, se coordina y organiza a través del Plan Nacional de Adaptación al Cambio Climático (PNACC), que establece el marco de referencia y coordinación nacional para las iniciativas y actividades de evaluación de impactos, vulnerabilidad y adaptación. Tiene como principal objetivo evitar o reducir los daños presentes y futuros derivados y construir una economía y una sociedad más resilientes.
Este plan cubre las necesidad a nivel nacional estableciendo las bases para el desarrollo de estrategias más detalladas a nivel regional o municipal que ayuden a los territorios en la consecución de sus objetivos mediante la implementación de líneas prioritarias de acción frente a los impactos ocasionados por el cambio climático. Como punto de partida de toda estrategia de adaptación, se requiere conocer en detalle cómo serán las variables climáticas (temperatura, precipitación, viento, etc.) actuales y futuras de cara a poder evaluar la vulnerabilidad de nuestro territorio y promover medidas que consigan hacerlo más resiliente frente a los impactos climáticos. Como punto de partida, el visor de escenarios climáticos de AdapteCCa desarrollado por el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación (MAPAMA) en coordinación con la Oficina Española de Cambio Climático (OECC) y la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET) junto con el Atlas Interactivo del IPCC nos aportan datos relevantes para comprender el clima futuro mediante diferentes proyecciones climáticas. Toda la información que recopilan, permite obtener una idea de la magnitud de los cambios en el clima futuro y permite establecer la línea base para la evaluación de la vulnerabilidad y riesgo, así como para la definición de medidas de actuación para cada uno de los sectores prioritarios identificados en cada territorio. Finalmente, la implementación de las medidas identificadas y seleccionadas, debe llevar asociada un sistema de monitorización y seguimiento que permita evaluar la consecución de los objetivos de adaptación propuestos.
Desde CARTIF, trabajamos para ayudar a las diferentes administraciones públicas en el desarrollo de planes y estrategias de adaptación frente al cambio climático. Hay que destacar los proyectos en los que trabajamos recientemente junto a GEOCYL Consultoría S.L. en el desarrollo de las estrategias de adaptación al cambio climático del municipio de Valladolid (Proyecto EACC_Val) y de la Comunidad Autónoma de Extremadura (Proyecto EACC_Extremadura).
Además. el proyectoRethinkActionque coordina CARTIF, permitirá anteponernos a los efectos generados por las medidas de adaptación y mitigación mediante el desarrollo de modelos de evaluación integrada que permitan la evaluación de dichas medidas en regiones climáticas relevantes de Europa.
El sector energético está experimentando una profunda transformación para dar respuesta a la necesidad de luchar contra el cambio climático y así contribuir a la sostenibilidad de la vida en nuestro planeta. Esto se está articulando a través de la llamada «Transición Energética», que implica dos grandes transformaciones en la red eléctrica. Por un lado, la tradicional generación centralizada se está viendo reemplazada por un número creciente de plantas de generación renovable distribuidas y situadas más cerca del consumidor final. Además, está aumentando el número de «autoconsumidores«, es decir, consumidores capaces de producir energía renovable, principalmente fotovoltaica, para su propio uso. En segundo lugar, se está asistiendo a un crecimiento de la demanda de energía eléctrica, con nuevas necesidades como la del vehículo eléctrico o la climatización de edificios.
Todo ello redunda en una mayor complejidad de la red eléctrica, especialmente la de distribución, pero también la de transmisión, porque el flujo de energía eléctrica ya no es unidireccional, sino bidireccional. Se hace imprescindible disponer de un sistema de gestión más flexible que aporte mayor eficacia al transporte y distribución de la energía eléctrica. Asimismo, los operadores de red necesitan nuevas tecnologías y herramientas para garantizar un servicio fiable y de calidad. Estos cambios, que ya forman parte del presente, son posibles gracias a la evolución de las redes eléctricas tradicionales hacia las redes inteligentes, también conocidas como «smart grids»
El concepto smart grid se refiere a una nueva característica de la red eléctrica: además de transportar energía, transporta datos. Para lograrlo son necesarias tecnologías digitales que faciliten la comunicación bidireccional entre el usuario y la red, herramientas informáticas y domóticas para la gestión de la flexibilidad de la demanda y los recursos distribuidos de generación y almacenamiento, así como la tecnología y equipamientos necesarios capaces de dar respuesta a la volátil generación renovable.
Una de las amenazas para garantizar el suministro adecuado y de calidad a los diferentes actores de la red de media y baja tensión son las averías. Es necesario disponer de los medios necesarios para localizarlas rápidamente, dando continuidad al suministro tras una reconfiguración de la red, siempre que esta sea útil para aliviar los efectos de la avería, en el tiempo más breve posible.
Existen dos índices para medir la calidad de suministro en un sistema eléctrico: el SAIDI (System Average Interruption Duration Index) y el SAIFI (System Average Interruption Frequency Index). En el índice SAIFI se tiene en cuenta el número de indisponibilidades por usuario, mientras que en el índice SAIDI se tiene en cuenta el tiempo acumulado de no disponibilidad. Estas indisponibilidades se generan como consecuencia de varios tipos de defectos entre los cuales los más frecuentes son los defectos de tierra y de fase, siendo los primeros los más repetitivos.
Cuando se produce un defecto a tierra en una red de distribución de media tensión, el interruptor automático de una de las salidas de la estación de transformación de alta a media tensión disparará por medio de la protección de defecto a tierra.
Posteriormente, y para descartar que el defecto sea transitorio, actuará la funcionalidad de reenganche, cerrando el interruptor. Si el defecto persiste, se volverá a producir el disparo hasta agotar el número de reenganches previsto. Si el defecto es permanente, la parte afectada de la red quedará sin servicio y habrá que localizar el defecto y reconfigurar la red para poder seguir dando servicio al mayor número de usuarios posible.
Tradicionalmente, tras la detección de un defecto permanente por parte de los equipos de telecontrol, es posible realizar una operación de reconfiguración a distancia desde el centro de control. Esta operación es llevada a cabo por un operador, siguiendo un protocolo definido y puede llevar varios minutos en el mejor de los casos.
Una red moderna y automatizada permitirá que este protocolo se realice sin la intervención del operador, de forma automática entre los equipos de telecontrol. A esta característica de la red se la conoce como self-healing, y permite que la red se configure de forma autónoma ante un defecto permanente, sin la intervención manual del centro de control. Esto acelera notablemente el tiempo de restablecimiento del servicio de suministro eléctrico.
CARTIF ha desarrollado, en el marco del proyecto INTERPRETER (H2020, GA#864360), una herramienta de ayuda dirigida a operadores de redes de media y baja tensión. Esta herramienta, conocida como GCOSH-TOOL, ayuda a evaluar distintos escenarios mediante la aplicación de distintos protocolos de actuación ante la aparición de uno o varios defectos en la red. Su funcionamiento se basa en proponer una secuencia de problemas de optimización con diferentes restricciones y funciones objetivo, lo que permite calcular la potencia que deberá ser entregada a cada cliente asegurando que se satisface la demanda. Para ello, será necesaria una reconfiguración de la red que permitirá asegurar el suministro eléctrico a la mayor cantidad posible de usuarios en el escenario escogido por el operador en función de objetivos técnicos y económicos.
Las redes inteligentes del futuro tendrán mayor flexibilidad y fiabilidad que las tradicionales y proporcionarán una mayor calidad de suministro de energía eléctrica a los usuarios. Estos estarán conectados en tiempo real, recibiendo y aportando información que les permitirá optimizar su propio consumo eléctrico y mejorar el funcionamiento del sistema global (gestión activa de la demanda). Por otro lado, la tendencia hacia la generación distribuida de fuentes renovables lleva a una estructura en forma de microrredes interconectadas entre sí que tendrán la capacidad de reconfigurarse de manera automática ante cualquier avería. La rápida evolución de la tecnología está permitiendo que estos cambios se produzcan muy deprisa, de modo que la llamada transición energética se está convirtiendo en una realidad, y ya disponemos de la infraestructura necesaria para reducir las emisiones de CO2, contribuyendo así a frenar el cambio climático.
La cogeneración se refiere a la producción simultánea de electricidad y calor, nuestras dos grandes necesidades energéticas básicas. Los beneficios de estas tecnologías son múltiples:
Es un 40% más eficiente que producir electricidad y calor por separado.
Unido a este ahorro energético, las emisiones de CO2 y los costes de generación son menores.
Puede aprovechar recursos renovables como la biomasa y el biogás.
Mejora la seguridad del sistema, ya que permite generar la cantidad necesaria de electricidad y calor y absorber la variabilidad implícita de la generación renovable procedente de eólica y solar.
Los costes de transporte y distribución son reducidos, ya que generalmente la energía se consume en el mismo sitio en el que se produce.
Además de que la cogeneración tiene como objetivo cubrir las necesidades energéticas propias, podemos observar que, según el Informe del Sistema El´éctrico Español elaborado por Red Eléctrica de España correspondiente a 2019, es capaz de cubrir casi un 12% de la demanda española con solo un 5% de participación en la potencia instalada nacional. A nivel europeo, la cogeneración proporciona un 11% de la electricidad consumida y un 15% del calor.
También la Comisión Europea reconoce la necesidad de la presencia de la cogeneración en el sistema energético, citando en la Directiva de Eficiencia Energética que «la cogeneración de alta eficiencia tienen un potencial significativo para ahorrar energía primaria en la Unión» y la necesidad de que «los estados miembros fomenten la introducción de medidas y procedimientos para promover las instalaciones de cogeneración con una potencia térmica nominal total inferior a 5MW con el fin de fomentar la generación de energía distribuida».
Aun teniendo en cuenta todos los beneficios indicados, prácticamente solo se pueden encontrar este tipo de tecnologías en ámbitos industriales o grandes edificios del sector terciario. Por ello, un ámbito con gran potencial es el desarrollo de la micro-generación, es decir, sistemas de cogeneración de baja potencia (menor de 50 kW) que generen el calor y la electricidad necesaria para cubrir las necesidades energéticas de edificios residenciales. Este aspecto es clave tanto para el desarrollo de las Comunidades energéticas locales en las que la figura del consumidor pasivo se difumina como para la consecución de uno de los grandes objetivos medioambientales, la neutralidad climática.
Dentro de los sistemas de cogeneración actuales, podemos encontrar dos grandes grupos:
Motores de combustión interna convencionales acoplados a un generador eléctrico y del cual se recupera el calor de los gases de escape y de los sistemas de refrigeración. Suelen funcionar empleando gas natural o gasóleo como combustible, llegando a alcanzar rendimientos globales del 80-90%.
Sistemas de microturbinas compuestos por una turbina de gas en ciclo abierto en las que el aire es aspirado de la atmósfera, se comprime mediante un compresor rotativo para conducirlo a la cámara de combustión y posteriormente aprovechar la expansión en una turbina. La energía eléctrica se obtiene a partir de un alternador, mientras que el calor se recupera de los gases de escape. Llegan a tener rendimientos globales en torno al 90%. La diferencia fundamental respecto a los anteriores es que las turbinas están diseñadas para funcionar en régimen estacionario mientras que los motores permiten una regulación más amplia. Además, la temperatura de los gases de escape de las turbinas es más alta, estando habitualmente en torno a los 300-400ºC. El combustible empleado mayoritariamente es gas natural, pero en este caso es posible emplear otros más sostenibles como puede ser el biogás.
Como hemos visto, la gran mayoría de los sistemas actuales emplean combustibles fósiles en su funcionamiento, lo que no es adecuado de acuerdo a los compromisos ambientales adquiridos. En 2018 solo el 4% de la energía generada mediante cogeneración procedía de fuentes renovables como biocombustibles y residuos (La energía en España 208, MITECO)
Afortunadamente, existen tecnologías tanto en el mercado como en fase de desarrollo enfocadas a cubrir estas necesidades. En primer lugar, podemos nombrar la tecnología de generación fotovoltaica híbrida, capaz de generar tanto electricidad como agua caliente de baja temperatura (60-70ºC) aprovechable en los sistemas de climatización de los edificios. La infraestructura necesaria para la instalación de estos colectores no dista mucho de la empleada en la instalación habitual de paneles fotovoltaicos, incluyendo las tuberías necesarias para la conducción del agua de entrada y salida.
Otra de las tecnologías que está experimentando un gran crecimiento debido a su naturaleza estratégica es la pila de hidrógeno o pila de combustible. Este sistema aprovecha procesos electroquímicos para convertir un combustible, el hidrógeno, y un comburente, el oxígeno presente en el aire, en una corriente eléctrica y calor. La particularidad del hidrógeno como combustible es que presenta una gran densidad energética, puede transportarse a través de canalizaciones similares al gas natural (aunque bajo condiciones especiales) y puede ser generado a partir de la electrólisis del agua empleando para ello fuentes de energía renovables.
Fuente: https://www.cnh2.es/pilas-de-combustible/
Por supuesto, las tecnologías citadas pueden ser combinadas con otras para multiplicar sus posibilidades: bombas de calor tanto alimentadas con la energía eléctrica generada como empleando el calor generado para elevar su rendimiento, hibridación junto a sistemas de almacenamiento que permitan una gestión inteligente, etc.
CARTIF participa en diversos proyectos que integran sistemas de cogeneración en entornos residenciales:
SUNHORIZON: tiene como objetivo demostrar que la combinación apropiada de tecnologías como paneles solares (Fotovoltaico, híbridos, térmicos) y bombas de calor (compresor térmico, adsorción, reversible) gestionadas con un controlador con capacidades predictivas permite ahorrar energía, maximizar el uso de renovables, incrementar el autoconsumo, reducir la factura energética y reducir las emisiones de CO2.
REGENBy2: contribuimos al desarrollo de una nueva planta de energía integrada, capaz de convertir cualquier tipo de fuente térmica de energía renovable, de baja a alta temperatura, en electricidad, calefacción y/o refrigeración simultáneamente.
HysGRID+: cuyo objetivo es fomentar la cooperación de centros tecnológicos españoles con un elevado nivel de complementariedad con el fin último de investigar y desarrollar soluciones tecnológicas novedosas que faciliten la creación de comunidades energéticas locales (CEL) con balance neto positivo de alta eficiencia y basadas en sistemas híbridos de generación renovable y almacenamiento. En el contexto de este proyecto, CARTIF ha sido capaz de instalar dos bancos de ensayos: uno para testar bombas de calor de hasta 100 kW térmicos, y otro para caracterizar el comportamiento de paneles solares híbridos PVT.
H24NewAge: desarrollamos tecnologías avanzadas a lo largo de toda la cadena de valor del hidrógeno para finalmente crear una red de infraestructuras para dar servicio a las empresas y como demostración de las tecnologías del hidrógeno desarrolladas. El objetivo final es que el proyecto sea un referente para el tejido empresarial español facilitando una transferencia de conocimiento bidireccional y adaptable. Otra de las acciones es la investigación de la aplicación de pilas de combustible en microgeneración residencial.
El transporte por carretera es la principal fuente de emisión de partículas en los entornos urbanos y una de las más importantes a nivel global. Consciente de la gravedad del problema, la Unión Europea viene estableciendo límites, cada vez más restrictivos, para las emisiones de escape de los motores de combustión interna en vehículos nuevos, a través de la normativa europea sobre emisiones (Normas EURO), que tanto temen los fabricantes de vehículos. Esta normativa centrada en los vehículos, y otras destinadas al control de las emisiones producidas en la industria y en las centrales térmicas de generación eléctrica, han hecho posible que la concentración de partículas en entornos urbanos se haya reducido de manera notable en los últimos 15 años. Es justo decir, que parte de esa reducción ha sido también debida al uso creciente de las energías renovables, como por ejemplo la energía eólica, fotovoltaica o solar térmica. Por su parte, la biomasa, a pesar de ser una fuente de energía renovable con una huella de carbono casi nula, contribuye a la emisión de partículas debido al proceso de combustión que permite su aprovechamiento energético. Por último, la energía nuclear, que en las próximas semanas pasará a ser considerada «energía verde» por la Comisión Europea, podría contribuir de manera eficaz no solo a la reducción de las emisiones de CO2, sino también a las emisiones de partículas.
A pesar de que, como se ha dicho, la situación actual es mejor que la de hace 15 años, no es menos cierto que con relativa frecuencia se superan los límites de concentración de partículas establecidos por la Organización Mundial de la Salud (10 μg/m3 para partículas <2,5 μm) en muchos núcleos urbanos europeos.
¿Cómo se clasifican las nanopartículas y cuáles son sus riesgos asociados?
Las partículas atmosféricas, independientemente de su origen natural o antropogénico, se clasifican en partículas gruesas PM10 (2,5 -10 μm), finas PM2,5 (0,1 – 2,5 μm) y ultrafinas PM0,1 (<0,1 μm). Según la OMS las partículas gruesas PM10 pueden penetrar y alojarse profundamente dentro de los pulmones, mientras que las partículas finas PM2,5 suponen un mayor riesgo, pues pueden atravesar la barrera pulmonar y entrar en el sistema sanguíneo. Las partículas ultrafinas PM0,1 son capaces de penetrar en órganos vitales como el hígado o el cerebro, causando procesos inflamatorios y oxidativos, con efectos aún poco conocidos.
Numerosos estudios científicos llevados a cabo en las últimas dos décadas relacionan los efectos a corto plazo del incremento de la concentración de partículas con incrementos en la mortalidad diaria e ingresos hospitalarios. Otros estudios alertan sobre el alto contenido de hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs) que se encuentran adheridos a la fracción de partículas PM2,5 provenientes de los procesos de combustión. Al menos 13 de los compuestos que forman la familia de los PAHs han sido reconocidos como carcinogénicos por la OMS. Esta misma organización afirma que, además de cáncer, la fracción de partículas PM2,5 causa enfermedades cardiovasculares y respiratorias siendo la causa de 400.000 muertes prematuras solo en Europa.
Fuente: https://www.elnorte.com
¿Qué son las partículas no provenientes de gases de escape (NEE- Non-Exhaust Emissions) y cuál es su contribución a las emisiones del transporte por carretera?
Una vez introducida la problemática producida por las emisiones de partículas, así como sus fuentes, nos centraremos en las partículas NEE, es decir, aquellas emitidas por vehículos pero que no provienen de los gases de escape. Estas partículas son originadas a través del desgaste producido por el rozamiento entre pastillas y discos de freno, y entre los neumáticos y la superficie de la carretera.
A diferencia de lo que sucede con las emisiones de partículas en los gases de escape, en la actualidad no existe ninguna norma que limite la emisión de partículas NEE, de hecho, la mayor parte de la sociedad ni siquiera es consciente de su existencia.
Pero, ¿la contribución de las partículas NEE es representativa si la comparamos con la de los gases de escape?
Por sorprendente que pueda parecer, la contribución de las partículas NEE no solo es representativa, sino que desde hace algunos años es claramente superior. Datos publicados por el Inventario de Emisiones Atmosféricas Nacionales del Reino Unido (NAEI) revelan que mientras que las partículas de escape se han reducido de manera notable en los últimos años, las partículas NEE han aumentado y se espera que sigan haciéndolo en el futuro. La fuente citada anteriormente afirma que, de las partículas primarias emitidas por el transporte por carretera, el 60% de la PM 2,5 y el 73% de la PM 10 fueron debidas a partículas NEE (medidas llevadas a cabo en el Reino Unido durante el año 2016). Dichos porcentajes continúan creciendo a medida que las emisiones de escape descienden, tal y como presenta el gráfico elaborado por el NAEI.
Fuente: https://uk-air.defra.gov.uk
¿Y qué pasa con los vehículos cero emisiones?
La contaminación por partículas es especialmente problemática en los entornos urbanos, por ello se considera que la electromovilidad puede ayudar decisivamente a combatir este problema. Sin embargo, debido al peso de las baterías, estos vehículos tienen una masa notablemente superior a la de un coche equivalente con motor de combustión interna, lo que implica mayores emisiones de partículas NEE debido al desgaste de los neumáticos y de la superficie de la carretera. Estas mayores emisiones son de algún modo compensadas por las menores emisiones producidas por el doble sistema de frenado regenerativo/mecánico de los vehículos eléctricos e híbridos. En la actualidad el balance neto entre la reducción de partículas de frenado y el incremento de partículas producidas por la carretera y los neumáticos de los vehículos eléctricos no está cuantificado, pero lo que es evidente, es que estos vehículos producen un nivel de emisiones de partículas NEE, al menos del mismo orden de magnitud al de los coches convencionales.
Por tanto, la etiqueta de «cero emisiones» es en cierto modo, sino en su totalidad, engañosa para el consumidor. Más aún si se tiene en cuenta que el 40% de la energía eléctrica generada en España en el año 2019,provino de centrales térmicas.
CARTIF investiga para reducir las emisiones de partículas NEE
CARTIF, consciente de la problemática de estas emisiones de partículas, ha participado en una propuesta de proyecto del programa europeo Horizon Europe enfocado a estudiar la magnitud, causas, efectos de las emisiones de partículas NEE, así como en desarrollar soluciones que eviten, o al menos reduzcan, la emisión de las mismas. Dicha propuesta se centra en flotas de vehículos de reparto y en vehículos de transporte público como los autobuses y los metros, llevándose a cabo parte de las pruebas de campo en la ciudad de Valladolid. Si dicho proyecto es finalmente financiado por la Comisión Europea, CARTIF dedicará su mejor empeño a la búsqueda de soluciones que permitan reducir las emisiones de partículas NEE, un problema cuyos efectos perjudiciales son bien conocidos, a pesar de ser ignorado por la mayor parte de la sociedad.
