El reto de la caracterización del parque edificatorio

El reto de la caracterización del parque edificatorio

Es un hecho que más de un tercio del total de la energía final consumida en la Unión Europea se consume en edificios residenciales y del sector terciario. Por ello en los últimos años se ha intentado fomentar la renovación de edificios bajo criterios de eficiencia energética a través de distintas directivas y convocatorias.

Una de las directivas en este ámbito es la EPBD (2018/844 Energy Performance of Buildings Directive). Esta norma es la principal directiva europea destinada a la ayuda de la reducción del consumo energétio y aumento de la eficiencia energética en edificios. Es esta directiva la que introduce el certificado energético como un documento oficial que incluye información objetiva sobre las características energéticas de un inmueble o edificio (puedes conocer más sobre los certificados en nuestro post «¿Son realmente útiles los certificados de eficiencia energética?«). La información que aportan estos certificados (principalmente demanda y consumo de energía, así como emisiones de CO2 asociadas) es, sin duda, una valiosa fuente de información para conocer el estado de los edificios y poder así proponer medidas adecuadas para la mejora de los edificios en cuestión. Para la generación de esos certificados se utilizan herramientas de certificación validadas por un organismo. Se pueden ver las herramientas validadas en el caso de España y documentos técnicos que han sido reconocidos por el Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico y por el Ministerio de Fomento y que pueden servir de apoyo al proceso de certificación energética de edificios. En estas herramientas se introduce la información del edificio y automáticamente se calcula los valores de certificación.

Además de las herramientas de certificación energética validadas en el mercado existen muchas herramientas para modelar y simular el comportamiento de edificios. Este es el punto de partida para la realización de proyectos de renovación de edificios, ya que previamente a la selección de las medidas que podrían mejorar sus parámetros de consumo y emisiones se hace necesaria la evaluación cuantitativa del parque edificatorio de la forma más realista posible. Sin embargo, la mayoría de herramientas presentes en el mercado funcionan a una escala pequeña (nivel edificio, vivienda, local, etc.) siendo un trabajo colosal la generación y simulación de modelos para conjuntos de edificios (distritos o ciudades). Sin duda, el problema de la escala es uno de los puntos débiles de las herramientas actuales cuando se trata de hacer análisis en distritos o ciudades.

En CARTIF, desde hace años, se está trabajando en la generación automática de modelos para poder caracterizar de forma lo más automática posible los edificios de una cierta localización (distrito, municipio e incluso región) calculando valores de demanda y consumo usando fuentes de información pública (catastro y catálogo de elementos constructivos principalmente) y distintos motores de cálculo. Además, se ha comprobado que sin duda uno de los aspectos fundamentales es la presentación adecuada de los resultados en una visualización atractiva, interactiva y que pueda proporcionar toda la información relevante.

Como resultado de varios proyectos en esta línea, en CARTIF se ha diseñado y desarrollado la herramienta de visualización GIS4ENER que ofrece la visualización de varias aproximaciones:

(1) La estimación de cálculo de demanda basada en la automatización de la herramienta de certificación CE3X para el cálculo de edificios a gran escala (barrio o ciudad)

(2) La generación de valores estimados de demanda, consumo y emisiones de CO2 mediante la aplicación de tipologías generadas automáticamente con el estudio de los resultados reflejados en Certificados de Eficiencia Energética reales.

Además permite comparar los resultados de ambas aproximaciones con certificados energéticos reales.

Accede a una demo de la herramienta GIS4ENER. En esta demo se presentan las funcionalidades de la herramienta sobre resultados obtenidos para el municipio de Tordesillas en la provincia de Valladolid.

De momento la herramienta ha sido testeada en varios municipios pero tiene potencial para poder ser aplicada en cualquier municipio de España, salvo aquellos localizados en Navarra y País Vasco.

Hay muchos grupos de usuarios que podrían beneficiarse directamente de esta herramienta. Entre ellos: organismos reguladores; administraciones públicas; consultorías y empresas energéticas; Ingenieros, arquitectos y planificadores urbanos; y empresas constructoras. Nuestra herramienta permitirá obtener un mapeado de la demanda y consumo de energía (así como de emisiones de CO2) asociado a los edificios de un distrito o región, en tiempo de mucho más cortos respecto a la obtención del mismos con métodos convencionales. Sin duda la simplificación de este paso podría traer un gran beneficio para todos estos usuarios en sus procesos de planificación energética a diversas escalas, de desarrollo de planes estratégicos y de negocio en ciertos distritos o ciudades.

Desde CARTIF, seguiremos trabajando en la investigación y desarrollo de herramientas que puedan seguir ayudando en la reducción del impacto del ser humano en el medio ambiente.

La flexibilidad energética de los consumidores

La flexibilidad energética de los consumidores

Hay dos cosas que no tienen nada que ver pero que en realidad sí que tienen que ver: la perplejidad de un corzo que en la fala de los Montes Torozos se encuentra con la valla que rodea un parque fotovoltaico y que el 64%1 de los españoles no sepamos si nuestro contrato de suministro eléctrico pertenece al mercado regulado o al libre.

El corzo ignora que el lugar por el que campa casi a sus anchas se va a ver sometido a cambios radicales. Decenas de miles de hectáreas van a ser cubiertas con paneles fotovoltaicos y encerrados por vallados. Habrá que ver cómo afecta a la biodiversidad, qué será de las avutardas y de los zorrillos que pululan por esos lugares y si los corzos aprenderán a ver los vallados antes de chocar con ellos.

Pero también hay que tener en cuenta que la actividad humana se verá afectada. Todas esas hectáreas quedarán excluidas de la agricultura, la ganadería se verá limitada y el paisaje será transformado radicalmente, lo que podría afectar a pequeños negocios de turismo rural. A cambio de esta destrucción se generará energía sin emitir gases de efecto invernadero, energía que además será barata y que ayudará a disminuir el recio que resulte de la casación del mercado diario. Pero el sol no acostumbra a brillar por la noche, al menos en nuestra latitud, y lo que podría pasar con el precio de la electricidad y con la regulación del sistema eléctrico a partir de la hora del ocaso o los días sin sol es algo que habrá que contar en otra ocasión.

Puede que igual de ignorantes que el corzo seamos los consumidores españoles, pues parece que muchos no estamos al tanto de que podemos elegir entre una tarifa regulada y otra que no lo está y seguramente somos mucho menos conscientes de los cambios que trae la descarbonización del sistema eléctrico.

Esta situación de desconocimiento hace temer que va a ser difícil hacernos ver que tenemos en nuestras manos un arma poderosa para combatir los problemas que podrían aparecer como consecuencia de la introducción masiva de energía renovable.

Se trata de la flexibilidad o capacidad para consumir electricidad en momentos diferentes al inicialmente deseado sin que haya una pérdida de confort o utilidad. Para complicarlo más, los consumidores domésticos podríamos aprovecharnos mejor de nuestra propia flexibilidad si nos uniéramos para ofrecerla de manera conjunta. Y ese ofrecimiento habría que hacerlo en mercados locales de energía, todavía inexistentes, pero ya en desarrollo.

Imaginar que un consumidor que desconoce si tiene la tarifa libre o la regulada pueda llegar a participar en un mercado local de energía parece más difícil que imaginar a un rebaño de corzos saltando por encima de las vallas de un parque fotovoltaico.

Para que la flexibilidad de la demanda pueda ser útil hacen falta varias cosas. Por un lado, es necesario que lo que consume electricidad y que, además, es flexible, como la climatización, admita señales externas que permitan regular su funcionamiento de manera automática. También es necesario que se hayan desarrollado sistemas de control que generen esas señales y que actúen de manera agregada sobre un número significativo de sistemas de climatización, por mencionar una carga flexible. Además, es necesario que se definan los modelos de negocio que permitirán remunerar a los usuarios por su flexibilidad. Y, por último, se han de desarrollar las normas y reglamentos que definan nuevos agentes de mercado, como los recientemente creados agregadores independientes, y que regulen la participación de los consumidores en los nuevos mercados locales de electricidad.

Pero todo esto no será posible sin un cambio de mentalidad en el consumidor medio. Éste ha de darse cuenta de que existen caminos para la participación activa en el sistema eléctrico que van más allá de cambiar de compañía cuando la tarifa parece demasiado alta. Uno de estos caminos pudiera ser las comunidades energéticas, que ya abren la puerta al autoconsumo colectivo y es de esperar que pronto lo hagan también a una gestión de la demanda flexible centrada en el consumidor.

Quizá estas comunidades permitan al consumidor adaptarse al nuevo sistema eléctrico de la misma manera que los corzos de los Montes Torozos se tendrán que adaptar a un nuevo entrono lleno de cosas desconocidas.


1https://blog.cnmc.es/2019/11/15/panel-hogares-cnmc-electricidad-gas/

«Eficiencia energética de andar por casa». Cómo mejorar la eficiencia en nuestros hogares

«Eficiencia energética de andar por casa». Cómo mejorar la eficiencia en nuestros hogares

Cuando oímos eficiencia energética, siempre pensamos en la mejora de los procesos de nuestros lugares de trabajo, en los medios de transporte en los que nos movemos…, pero nunca lo hacemos en el día a día en nuestra vivienda, realizando las cosas que consideramos cotidianas. Acciones tan comunes como la elección y compra de un electrodoméstico o la forma en la que cocinamos, establece el grado en el que somos «eficientes energéticamente» en nuestras casas.

Si reflexionamos sobre este aspecto, nos damos cuenta de que muchas de estas actividades habituales tienen asociado el consumo de energía, y por tanto, cualquier acción enfocada a hacerlas más eficientes, repercutirá en gran medida en el consumo de nuestros hogares. Además, este concepto cobra especial relevancia en el marco actual de una escalada creciente de precios de la energía que consumimos, que se plantea duradera en el tiempo.

Es cierto, que algunas medidas implican una inversión económica, lo cual en muchos casos nos presupone una actitud negativa hacia ellas, aunque una reflexión sobre las mismas o una buena campaña de concienciación nos convenceria fácilmente sobre su necesidad. Así por ejemplo, ya son pocos los hogares con alguna bombilla incandescente, siendo ya muy habitual el uso de bombillas con tecnología LED. De igual forma se está avanzando en la introducción de electrodomésticos más eficientes en nuestros hogares. Estos vienen clasificados por una letra (A,A+,….) la cual indica el consumo del equipo. Si bien los que menos consumen suelen tener un coste más elevado, hay que tener en cuenta que con el paso del tiempo esta inversión se ve compensada con un menor gasto de electricidad.

Pero no todas las medidas que mejoran nuestra eficiencia energética en los hogares necesariamente implican un coste económico. Así por ejemplo, podemos ahorrar energía actuando en:

  • El control de las consignas de temperatura de calefacción y refrigeración, manteniendo unos valores adecuados de confort, y aunque si bien actualmente estamos más concienciados, seguro que todos conocemos viviendas donde sus inquilinos de forma habitual se encuentran en invierno en manga corta porque prefieren seleccionar una consigna de temperatura más alta de la necesaria.

  • La forma en la que ventilamos nuestra vivienda. No es necesario hacerlo durante un largo periodo de tiempo, como es muy habitual ver, y llevarlo a cabo en los momentos de día adecuados (ejemplo: en invierno en horas en las que la temperatura exterior es más alta o en verano a primera hora). Esta medida complementada con un uso adecuado de las persianas, abriéndolas en horas soleadas en invierno y cerrándolas en dichos periodos en verano, permite conseguir una reducción considerable de los consumos en climatización. Cierto es que con la actual situación de pandemia y las medidas COVID19 de aumentar la ventilación de los lugares cerrados, es difícil de aplicar de forma eficiente.

  • Al cocinar, tratar de aprovechar calores residuales de placas vitrocerámicas «apagando el fuego» unos minutos antes de acabar de cocinar o planificar nuestros menús y aprovechar el encendido de hornos para hornear varios platos.

  • Apagado de luces en zonas en las que no se permanezca, o desconectando standby de equipos que no se van a utilizar durante largos periodos de tiempo o por la noche.

  • Lavar de forma adecuada, usando los programas económicos tanto de lavadoras como de lavavajillas, y hacerlo preferiblemente a plena carga, lo cual no solo ahorra energía sino también agua, un bien en muchos casos escaso.

Estas y otras pequeñas medidas son un buen punto de partida para ahorrar energía en nuestros hogares. Tenemos que pensar que no ser eficiente no supone únicamente un mayor gasto energético o un aumento en nuestra factura de electricidad y gas, sino que también supone un perjuicio para nuestra sociedad y el entorno que nos rodea. En CARTIF investigamos en muchos ámbitos de la eficiencia energética, como en la edificación, desarrollando múltiples proyectos en este campo, y consideramos que la concienciación y formación energética de los usuarios finales de los edificios, incluso en medidas tan simples como las indicadas, es un aspecto importante y repercute en un progreso y beneficio social para todos.

¿Qué papel juega el sector edificatorio en la era post-COVID en el camino hacia la neutralidad climática?

¿Qué papel juega el sector edificatorio en la era post-COVID en el camino hacia la neutralidad climática?

Que el parque edificatorio, no solo en España, sino en Europa en general, está desactualizado es una realidad. Aunque esto puede ser un indicativo positivo de que las ciudades tienen años e historia, y los edificios pueden ser patrimonio con alto valor histórico, la verdad es que gran parte de estos no son eficientes energéticamente hablando. Aproximadamente el 85% de los edificios europeos fueron construidos antes de 2001 (según el documento de la Estrategia sobre una Oleada de Renovación)

La regulación específica sobre aislamiento térmico de la envolvente del edificio empezó a aparecer sobre los años 70, lo que significa que los edificios de más de 50 años de edad (más del 40%) se construyeron sin ningún tipo de requisito sobre el rendimiento energético. En general, los edificios son los responsables del 40% del consumo energético total en la UE, y del 36% de las emisiones de gases efecto invernadero. Hay que tener en cuenta que las actuales regulaciones para nueva construcción son suficientemente estrictas en cuanto a eficiencia energética y emisiones (a través de la Directiva de eficiencia energética en edificios de la Comisión Europea, la EPBD por sus siglas en inglés: Energy Performance Buildings Directive): pues desde 2019 es obligatorio que todos los nuevos edificios de uso público sean de energía casi nula (nZEB: nearly Zero-Energy Buildings), y, desde finales del año pasado (2020), es obligatorio para todos los nuevos edificios. Por todo ello, el foco se centra ahora en cumplir con mejores estándares de eficiencia energética en el resto del parque edificatorio.

La crisis de la COVID-19 que estamos viviendo ha puesto además el foco especialmente en los edificios, que se convirtieron en oficinas para el teletrabajo, guarderías o clases para los alumnos, incluso el principal lugar de entretenimiento y compras (por internet). Europa ve esto como una oportunidad de unir fuerzas y, a la vez que se aborda la manera de superar la crisis de la COVID-19, aprovechar también el esfuerzo que se lleva planteando desde hace años en renovación, para repensar, rediseñar y modernizar los edificios, adaptándolos a un entorno más ecológico y apoyando la recuperación económica.

Fuente: https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/es/fs_20_1610

La Comisión Europea, ya fijó en 2018 el objetivo a largo plazo de ser climáticamente neutra en 2050, y el pasado 2020 estableció un objetivo a medio plazo de reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero para 2030 en un 55% respecto a los niveles de 1990. Para alcanzar este objetivo, los edificios deben contribuir especialmente, por ser responsables de un alto porcentaje de estas emisiones, aproximadamente con un 60% de reducción; además de una reducción del 14% del consumo energético final y del 18% del consumo energético para calefacción y refrigeración. Estas son las premisas de la Renovation Wave Strategy, o Estrategia sobre la Oleada de Renovación, para la mejora de la eficiencia energética de los edificios, con el objetivo de, al menos, duplicar las tasas de renovación durante los próximos 10 años, impulsando así la rehabilitación energética en los edificios de toda la Unión Europea.

Fuente: https://ec.europa.eu/energy/topics/energy-efficiency/energy-efficient-buildings/renovation-wave_en

Además, para apoyar esto, Europa está tratando de garantizar una financiación accesible y bien orientada, a través de diferentes iniciativas en el marco de Next Generation EU, el plan de recuperación post-pandemia, destinado a reconstruir la Europa posterior a la COVID-19, que también contará con la parte destinada a la rehabilitación energética en edificios.

En vista de toda esta transformación que se espera tenga lugar en Europa, desde la Comisión Europea han empezado a preocuparse también por la estética (pues, como decíamos al principio, se trata de transformar el parque edificatorio antiguo, pero prestando atención a su valor histórico y como patrimonio). Es de ahí de donde nace recientemente el nuevo Bauhaus Europeo, un laboratorio de prácticas para trabajar con los ciudadanos como una iniciativa para crear ciudades resilientes e inclusivas, co-diseñadas y co-creando un nuevo estilo para un futuro más armonizado y sostenible; materializando el Pacto Verde Europeo (European Green Deal) y acompañándolo de una estética que caracterice la transformación ecológica.

Es cierto que todas estas iniciativas existentes en el contexto europeo ayudan y facilitan la definición de estrategias de renovación del sector edificatorio, pero, y si nosotros fuéramos el político responsable de mejorar el sector edificatorio de nuestra región o municipio, ¿por dónde empezaríamos?

Primero, sería necesario generar un conocimiento lo más detallado posible del parque edificatorio. Pues de esta manera, las políticas sobre renovación y rehabilitación energética en edificios serán más precisas y concretas a los problemas reales, y las soluciones y financiación ofrecidas ajustadas al estado del parque edificatorio en cada caso.

Para ello, podemos hacer uso de las bases de datos públicas de edificios existentes. A nivel europeo destaca entre ellas el Building Stock Observatory (BSO), el Observatorio del parque edificatorio europeo, donde se recopila información de manera digital sobre el estado de los edificios europeos, proporcionando una mejor comprensión del rendimiento energético de los edificios a través de datos fiables, coherentes y comparables. Una relevante fuente de datos a nivel europeo es también TABULA/EPISCOPE, dos proyectos europeos, uno continuando el anterior, que proporcionan una base de datos de edificios residenciales en base a unas tipologías definidas según el tamaño, antigüedad u otros parámetros, con un conjunto de ejemplos para cada uno e los países analizados representando esos tipos de edificios.

Otra importante fuente de información para la caracterización del sector edificatorio son los certificados energéticos de los edificios (EPCs, por sus siglas en inglés: Energy Performance Certificates. Nuestra compañera Gema Hernández tiene un post con información más detallada sobre esto) mediante el análisis de la documentación aportada en el registro general de la región (comunidad autónoma) o a nivel nacional, dependiendo del país. Este certificado, más allá de la obtención de una etiqueta sobre el consumo energético del edificio y sus emisiones de CO2 (con letras de la «A» a la «F»), tiene datos concretos sobre el año de construcción, las características constructivas de la envolvente térmica del edificio, los sistemas de energía, medidas que se proponen para la mejora de la calificación energética, etc. De manera que se convierte en una valiosa información para conocer el estado de edificios y de las actuaciones que se podrían realizar para mejorar ese estado, y poder extrapolarlo a barrios, ciudades, regiones y países.

Desde CARTIF participamos en diferentes proyectos destinados a mejorar el conocimiento del sector edificatorio, y a dar soporte en la toma de decisiones que ayuden a definir estrategias futuras de renovación. Por ejemplo, en BuiltHub se lleva a cabo una recopilación de datos del parque edificatorio europeo, y se establece la hoja de ruta sobre cómo obtener datos fiables y útiles para el desarrollo de estrategias de renovación. Otros proyectos, como ELISE Energy Pilot, MATRYCS, y BD4NRG, utilizan los datos de los Certificados Energéticos de los Edificios (EPCs) para conseguir un mejor conocimiento del estado del sector edificatorio en distintas regiones (comunidades autónomas en el caso de España), mientras que también se participa en el desarrollo de un modelo de certificación común para toda Europa. O el proyecto TEC4ENERPLAN, donde se desarrollan técnicas avanzadas de la planificación energética multi-escala (de edificio a región), y apoyo al desarrollo de herramientas que sirven de base para cumplir los objetivos de eficiencia energética 2020-2050.

¿Pueden convertirse las redes de abastecimiento de agua de nuestras ciudades en una fuente de energía renovable?

¿Pueden convertirse las redes de abastecimiento de agua de nuestras ciudades en una fuente de energía renovable?

El agua es fuente de vida…y de energía. En este post, analizaremos el nexo agua-energía en el ámbito de las ciudades, donde ambos recursos son esenciales y a la vez críticos con un aumento inexorable de la demanda debido a los movimientos demográficos y al crecimiento económico.

Las políticas tradicionales de planificación hidrológica se han basado en la capacidad de regular e incrementar la disponibilidad del recurso hídrico. Este enfoque ha provocado su agotamiento gradual con sobre-explotación de acuíferos, pérdida de calidad del agua abastecida, deterioro de los ecosistemas acuáticos o aparición de conflictos entre usuarios. A esto se suman los efectos derivados del cambio climático, que suponen, sin duda, una crisis del agua y un multiplicador de la amenaza. Las inundaciones, tormentas y sequías son cada vez más frecuentes y extremas, y se prevé que estas tendencias aumentarán a medida que el clima continúe cambiando. Además, gran parte de la infraestructura de agua en el mundo desarrollado tiene ahora más de 50 años y necesita ser reemplazada o reparada. Las temperaturas extremas y el envejecimiento de la infraestructura agravarán el problema de las fugas de agua y confirmarán la necesidad de controlar y reducir las fugas en las redes de suministro.

En general, todas estas presiones que se ciernen sobre el ciclo urbano del agua implican un aumento en el consumo de energía y en los costes de operación. Sin embargo, hasta la fecha, el uso de la energía rara vez se menciona en las estrategias de planificación de agua urbana. De esta forma, las ciudades se enfrentan al desafío continuo de brindar servicios urbanos de agua sin aumentar el impacto en el medio ambiente. Esto, junto con el eterno debate sobre si el agua debe ser un bien de lujo o un bien social accesible para todos, podrían convertir al agua en el foco del mayor conflicto geopolítico del siglo XXI.

Este contexto actual de escasez de agua y emergencia climática nos exige poner en marcha soluciones que aumenten la resiliencia de las ciudades. Además, Europa pretende ser el primer continente climáticamente neutro en el año 2050 y, sin duda, los núcleos urbanos van a desempeñar un papel fundamental en esta transición. El sector del agua puede convertirse en un líder en el suministro del tipo de infraestructura ecológica, servicios y puestos de trabajo necesarios para permitir la mitigación y adaptación al cambio climático.

En CARTIF, estamos trabajando en el proyecto europeo LIFE NEXUS, que propone un cambio de paradigma al considerar el ciclo urbano del agua como una fuente de energía renovable. A lo largo del ciclo y de forma sistemática, existen puntos con exceso de energía donde es necesario adaptar el caudal o la presión a las condiciones de suministro. En el marco del proyecto, estamos analizando el potencial de los sistemas de generación mini-hidráulica para recuperar la energía sin explotar en estos puntos donde se está disipando energía.

ciclos urbanos de agua europeos

Nuestro proyecto aborda dos objetivos complementarios. Por un lado, hemos realizado el primer inventario Europeo de puntos de generación de energía mini-hidráulica, que ya está disponible a través de la web del proyecto y en este momento alberga datos de 101 localizaciones. Por otro lado, buscamos identificar qué tipo de tecnología es la idónea para los emplazamientos urbanos donde la capacidad de generación eléctrica suele ser inferior a 100 kW. Entre los diferentes sistemas disponibles (turbinas tradicionales o adaptadas), se ha seleccionado la tecnología PaT según sus siglas en inglés de «Pump as Turbine» o en español BFT «Bombas Funcionando como Turbina». En el marco del proyecto se va a realizar por primera vez la integración de una PaT con un almacenamiento en batería, lo que permitirá optimizar la generación y el uso de la energía. El nuevo prototipo estará operativo a finales del año 2021 en la Estación de Tratamiento de Agua Potable (ETAP) del río Porma que abastece a la ciudad de León. Uno de los objetivos del proyecto será validar esta tecnología innovadora, obtener información sobre sus prestaciones reales en operación y analizar su viabilidad. De forma específica se espera disponer de una generación de 252 MWh/año de electricidad renovable y una reducción del 100% de las emisiones de GEI de la ETAP, lo que supondrá evitar la emisión de 163 toneladas de CO2 al año.

De esta forma, LIFE NEXUS pone su particular granito de arena en la transición hacia una energía limpia. Conoce más del proyecto en su web, sus últimas noticias, y si posees datos de ubicaciones potenciales o instalaciones existentes, no dudes en convertirte en Colaborador (Follower) del proyecto*.

*Le animamos a participar, ya que los Followers más prometedores recibirán en una fase posterior del Proyecto un informe personalizado con la viabilidad de la tecnología.

¿Pueden los modelos matemáticos ayudar a cuidar nuestro planeta?

¿Pueden los modelos matemáticos ayudar a cuidar nuestro planeta?

Desde hace unos años, se escucha cada vez más frecuentemente hablar de algo en apariencia tan «abstracta» como son los modelos matemáticos. Con la epidemia del COVID-19 los telediarios se llenaban de noticias con «predicciones» sobre lo que podría pasar en el futuro y el impacto de diferentes medidas de confinamiento. Esta situación de emergencia global, y la falta de experiencia ante algo completamente nuevo, convirtieron el problema en algo demasiado inabarcable como para no emplear alguna herramienta que nos ayudara a evaluar cuáles eran las mejores alternativas para gestionar la pandemia, y aquí es donde los modelos jugaron un papel fundamental.

Primero, es necesario remarcar que los modelos no son una «ciencia adivinatoria», sino que son solo una representación de la realidad. De hecho, en nuestra cabeza diariamente construimos modelos mentales y escenarios futuros para tomar decisiones, es decir, en base a nuestra experiencia pasada nos anticipamos y evaluamos las consecuencias en el futuro de diferentes alternativas y en base a ello elegimos por ejemplo que tipo de calzado llevar a una boda, o nos organizamos la semana. Pero cuando el sistema se vuelve demasiado complejo (muchas variables interconectadas), solo nos quedan tres opciones

1) Volvernos locos intentando analizar mentalmente algo inabarcable.

2) Arriesgarnos sin pensar en las consecuencias futuras.

3) Apelar a la ayuda que proveen los modelos o herramientas más formales a la hora de tomar decisiones.

Por supuesto, no vamos a construir un modelo para decidir qué tipo de ropa llevar a un viaje, pero en el caso de análisis de decisiones importantes, como son ciertas políticas y estrategias que requieren grandes inversiones o cuyas consecuencias son relevantes para la sociedad, sí que parece la opción más apropiada.

Ante situaciones de emergencia, y de alta incertidumbre como ocurrió durante la pandemia, los modelos y las herramientas de planificación construidas a partir de ellos, nos sirven de guía, ya que por mucha incertidumbre que inevitablemente el futuro implica, es mejor tomar decisiones «guiados bajo la luz de un faro» que totalmente a oscuras: según George E.P.Box «en esencia todos los modelos son ‘ incorrectos ´ , la cuestión práctica es si nos son útiles».

Otra situación sin duda de emergencia, aunque en apariencia más lejana, es el cambio climático. Debido al aumento de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) desde la Revolución Industrial, se ha alterado el equilibrio en el planeta, ya que estos gases funcionan como una «manta» atmosférica y no dejan salir la energía que proviene del sol. El CO2 es el gas que más está contribuyendo actualmente a este calentamiento, básicamente porque es el que más hemos emitido en estos últimos años. Este gas, junto con el metano (CH4) y el óxido nitroso (N2O) se denominan GEI «de larga vida», debido a que persisten en la atmósfera durante décadas e incluso siglos. Debido a esto, en las políticas climáticas es fundamental tener en cuenta las dinámicas del sistema climático en el que los efectos son a largo plazo, y además se presentan inercias, es decir si en este año 2021 cortáramos todas las emisiones de GEI la temperatura seguiría aumentando. Por lo tanto, el momento (año) en el que se aplican e implementan las políticas es también clave.

Debido a esto, es fundamental el empleo de modelos dinámicos para el diseño de políticas climáticas, es decir, modelos en los que la variable tiempo es la pieza fundamental y precisamente el objetivo es poder determinar cómo ciertas variables de interés van a evolucionar en el tiempo, construyendo escenarios (o diferentes «posibles» futuros). Igualmente, debido a las características del problema la evaluación de políticas climáticas no se realiza solo a corto-medio plazo, sino que también requiere hacerse a largo plazo. Por ejemplo, el objetivo de neutralidad climática de la Unión Europea se fija en 2050: ¡para casi dentro de 30 años!

Ante este problema global, se hace necesario la definición de instrumentos de planificación para dar una «respuesta internacional y coordinada». En concreto la Unión Europea demanda a cada Estado miembro la elaboración del PNIEC (Plan Nacional Integrado de Energía y Clima) en el que cada país indica sus propios objetivos de descarbonización así como las medidas para alcanzarlos incluyendo políticas de transición energética, junto a un análisis previo de dichas políticas, precisamente empleando este tipo de modelos y proyecciones futuras.

Así, los modelos son herramientas de soporte clave para ayudar al político o al responsable a diseñar políticas o estrategias a partir de la información que ofrecen. Sabemos que la perfección en la vida real (en los sistemas reales) no existe, pero sí podemos tomar mejores decisiones evaluando qué alternativas son mejores, o si simplemente son viables antes de implementarlas. No tendría ningún sentido en un plan político definir objetivos y medidas tirando números al aire. ¿Qué confianza darían estas promesas políticas a largo plazo? ¿Qué sentimiento produciría en la población? No solo enfado, sino algo peor: desconfianza, derivando esta en desesperanza e inacción. Por ello, las herramientas de planificación tienen que: ayudar a entender el problemas y concienciar, y en segundo lugar, analizar y comparar las soluciones, incluyendo su eficacia, motivando así la aceptación de dichas soluciones así como su futura implantación.

Pero el cambio climático no es el único problema de nuestra sociedad. Hace poco en las noticias se dio a conocer una investigación de la revista Science, en las que se alertaba sobre la amenaza de la biodiversidad debido al futuro despliegue masivo y si ordenación de energías renovables en el territorio. Por ello, los instrumentos de planificación deben ir más allá y ayudarnos a responder a preguntas «algo» más complejas: ¿ cómo llevar a cabo la transición energética de una manera ordenada y socialmente justa? ¿ cómo planificar el territorio actuando frente al cambio climático, favoreciendo el desarrollo local, y a la vez respetando la biodiversidad? A este respecto, es clave en el diseño de políticas climáticas y de energía considerar también los diferentes objetivos de desarrollo sostenible (sociales, económicos, medioambientales, etc..), y por tanto el emplear modelos que permitan realizar análisis holísticos teniendo en cuenta el resto de aspectos, como por ejemplo mediante los denominados Modelos de Evaluación Integrada (Integrated Assessment Models, IAMs)

CARTIF participa en el desarrollo de este tipo de herramientas de soporte a la toma de decisiones en materia de cambio climático en proyectos como CCLiMAP1 y LOCOMOTION2. En el primer caso desde el modelado de las emisiones de GEI derivadas de los instrumentos de ordenación del territorio a nivel municipal. En el segundo proyecto, mediante el desarrollo de IAMs (Modelos de evaluación integrada) en dinámica de sistemas, permitiendo el análisis y diseño de políticas de transición energética y de sostenibilidad incluso a nivel mundial.

En las empresas es fundamental el diseño y evaluación de estrategias antes de tomar decisiones con el fin de usar eficazmente los recursos. Nuestro planeta es el hogar que compartimos, el cual nos provee de los recursos que necesitamos. ¿Qué nos puede interesar más que el definir una buena estrategia para mantener el equilibrio en nuestro planeta? Está claro que si hace falta cambiar radicalmente de rumbo es mejor que sepamos cuanto antes «cómo».


1 Programa BOCYL nº 135, de 14 de jullio de 2016

2 Horizon 2020. Grant agreement ID:821105