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.
Los expertos y los grandes organismos internacionales hablan ya desde hace tiempo de que estamos en el inicio de una gran crisis alimentaria global. Una crisis que pondría en riesgo de hambruna a más de 265 millones de personas, lo que supone el doble de los cálculos previos a la pandemia por COVID-19 para 2020.
En realidad, la razón y origen de esta crisis no es que falten alimentos. De hecho, los datos estadísticos indican que 2020 ha sido un año de abundantes cosechas en general a nivel global. Pero la crisis alimentaria que llega es por todo lo contrario. Es porque sobran alimentos para un mercado agroalimentario con una demanda rota por el aumento del desempleo, por el proteccionismo de las economías avanzadas y por el colapso de las cadenas de suministro.
Esta crisis obligaría a los más desfavorecidos a elegir entre proteger su salud o proteger sus medios de vida. La pandemia producida por el virus COVID-19 ha causado una crisis económica que ha derivado en un gran daño a la disponibilidad de alimentos a nivel mundial. Por un lado, se ha roto la oferta, los agricultores, los distribuidores principalmente de productos perecederos (frutas y verduras) están disminuyendo su producción a medida que sus principales clientes (hoteles, restaurantes, escuelas, aeropuertos) han tenido que reducir, o incluso parar, sus operaciones. Esto está provocando producciones excedentes que arruinan a los productores ya que no encuentran a sus habituales compradores. Si ponemos como ejemplo los productos perecederos, lo que ha ocurrido es que el problema logístico ha sido mucho más fuerte. ¿Por qué? Porque no solo es la movilidad, sino que además está el problema de que es perecedero. Entonces si existe un retraso en sus transporte existe un problema. Por ejemplo, los espárragos. La mayor parte de los espárragos se exportan por avión y el coste del avión se comparte entre pasajeros y carga. Como no hay pasajeros el coste de carga es muy alto, entonces ya no es rentable económicamente. Lo mismo ocurre, por ejemplo, con el pescado. También tenemos a los productores de leche, quienes se están viendo obligados a verter miles de litros de leche fresca en las últimas semanas, incapaces de colocar el producto. En India se han desperdiciado enormes cosechas de tomates y plátanos a consecuencia de las restricciones de movimiento impuestas por el gobierno y que han hecho imposible llevar el producto a los mercados locales en marzo de 2020.Por tanto, el dilema está en cómo podemos asegurar que en el 2022 se planten las mismas cantidades de producto, las mismas cosechas, que en el 2020 o 2021, de forma que exista una seguridad de disponibilidad de alimento para el o los próximos años. Es difícil predecir cuánto ante la situación que tenemos presente. Si no ayudamos en este momento a los productores, estos no van a tener liquidez para plantar sus próximas cosechas y entonces sí estaremos bajo un grave problema de escasez de alimentos.
Por otro lado, están los consumidores. Los hogares que atraviesan dificultades económicas y están en situación de desempleo se están quedando sin dinero. Incluso cuando los productos están disponibles en los mercados locales. Este fenómeno en los países en vías de desarrollo todavía es peor, porque, además de los ciudadanos, los que se están quedando sin dinero son los importadores. África ha recibido un shock económico muy fuerte porque muchos países son exportadores de petróleo, muchos países son exportadores de algodón, como Mali, donde todos los contratos se están cancelando, son exportadores de commodities de metales que también están cayendo, o de café como Etiopía que también cae u no tienen la capacidad de Europa para poder inyectar 3 trillones de euros en la economía para que se reactive.
Países como Argelia, Angola, Ecuador, Nigeria o Arabia Saudí dependen de los ingresos por exportaciones de petróleo para ayudar a pagar las importaciones y financiar los subsidios alimentarios para los más pobres, Sin embargo, con la contracción económica generada por la COVID la demanda mundial de petróleo se ha desplomado y los precios del barril en crudo han caído incluso llegando a estar por debajo de cero por primera vez en la historia.
A esto hay que añadir la incertidumbre ante las posibles subidas del precio de los alimentos básicos como el trigo y el arroz que, a pesar de estar a la baja, han experimentado un aumento y que los analistas achacan principalmente al acopio, la especulación y el proteccionismo de los principales países productores y de los importadores más ricos. Y es que entre marzo y abril de 2020, varios de los principales países exportadores de trigo como Rusia, Ucrania o Kazajistán impusieron cuotas y suspensiones a sus exportaciones de arroz, Turquía restringió sus exportaciones de limones, Tailandia de huevos de gallina y Serbia de semillas de girasol. Mientras tanto, otros países estuvieron acumulando alimento con importaciones aceleradas, como Egipto, el mayor importador de trigo en el mundo, que compró grandes cantidades de grano franceses y rusos para almacenar reservas de hasta 8 meses.
Un encadenamiento de suspensiones y sobreabastecimiento que retrotrajeron a muchos a la crisis del precio de los alimentos de 2008. Si lo comparamos con la crisis 2007-2008, entonces teníamos 33 países poniendo restricciones y representaban el 28% de las exportaciones mundiales. Hoy en día ¿qué tenemos? Empezamos con 16 países que pusieron restricciones a las exportaciones y hoy sólo hay 11. Cuando eran 16 estábamos hablando de alrededor 6,5% del share de las exportaciones mundiales, ahora con 11 estamos hablando del 2,5%, es decir, no es nada, el problema no está ahí. En disponibilidad no es. La situación dramática está en el acceso. En Nigeria, uno de los mayores importadores de arroz y trigo del mundo y a la vez uno de los principales exportadores de petróleo, cada vez hay más supermercados que están teniendo que cerrar debido a una oferta y demanda rota. Un inquietante escenario que ya ha comenzado a traducirse en protestas, no solo en Nigeria, sino también en Kenia, Bangladesh, Honduras, Sudáfrica, y que mucho temen se extienda por las economías desarrolladas donde la subida de los precios puede exacerbar la desigualdad entre ricos y pobres.
Y aunque con la relajación de las medidas de control de la pandemia también se han ido relajando algunas de las restricciones de los países exportadores, muchos países pobres tendrán que elegir entre proteger la salud o proteger los medios de vida.
Sin duda, la pandemia ha provocado una dramática pérdida de vidas humanas en todo el mundo y presenta un desafío sin precedentes con profundas consecuencias sociales y económicas, que incluyen comprometer la seguridad alimentaria y la nutrición. La sostenibilidad alimentaria es quizás uno de los puntos más sensibles e importantes de la agenda de desarrollo sostenible 2030 publicada por la ONU. Una problemática mundial a la que no hemos dado la importancia que merece.
Aun así, y con todo esto, los economistas defienden el crecimiento, y sí, muchos países necesitan crecer, la cuestión a lo mejor es cuáles. En América no necesitan más abogados, en Europa, sobran burócratas en Bruselas. Pero el planeta tiene un problema de suministros. En cinco años habrá escasez de agua y alimento, así lo enuncia el científico experto Vaclav Smil. Debemos crecer en la dirección correcta.
No hay crecimiento sin riesgo. Cada avance comporta un riesgo que debe sopesarse. Sin datos, no se pueden tomar decisiones. Pero incluso teniendo los mejores números se debe considerar lo impredecible, el aspecto no numérico. Es fácil reducir las emisiones de CO2 en Dinamarca. Pero Nigeria hoy vive como los daneses en 1850 ¿qué se les puede pedir que reduzcan?
Estamos en una economía global, pero no existe una solución global igual para todos. El coste de reducir emisiones no debe ser proporcional, si no a la carta. No es lo mismo crecer para sobrevivir que para expandir la economía. Un ejemplo es la India. Está a punto de sobrepasar a China como el país más poblado del mundo (la ONU lo espera para 2027), sin embargo, consume un tercio menos de energía. No se puede medir la economía al margen de la población. El dinamismo es fundamental para mantenerla viva. Todo el mundo sabe que EEUU es la economía más dinámica del mundo. La China puede ser mayor, pero hay 1412 millones de chinos y sólo 331 millones de estadounidenses.
¿Qué es entonces el progreso? ¿Tener la población infantil vacunada, nutrida, con una expectativa de vida que pase de los 40 a los 80 años y con una educación y sanidad garantizada por el estado? España está en la cima de esperanza de vida, junto con Japón, a pesar de que a día de hoy España come demasiada carne. ¿Cuánto es demasiada? Durante el 1940 se comían 8kg de carne al año per cápita, ahora en 2021 cerca de 200kg. El ser humano es omnívoro. La clave está en el «omni» que significa «todo». Implica variedad y no excederse de nada. Sin la síntesis de fertilizantes habría hambruna generalizada- sin nitrógeno las plantas crecerían menos y habría para todos. Los fertilizantes no sólo sirven para agrandar las fortunas, además alimentan a la población mundial. La sanidad pública universal no es imposible, es un reto. Se pueden planificar mejor las cosechas y mejorar los fertilizantes. Las vacas pueden comer alfalfa. Nosotros no. Pero no solo comemos vacas, tenemos que alimentarlas. Casi todo en este planeta es cuestión de equilibrio.
El país con mayor sobrepeso es Arabia Saudí, con el más del 70% de la población obesa. Un 12% de la población mundial está infraalimentada y un 75% sobrealimentada. ¿La epidemia de la obesidad tiene más relación con la pobreza o con los coches? La respuesta es multifactorial: la genética manda, la dieta ayuda y el ejercicio o la actividad compensa. ¿La frugalidad es educación? ¿Qué es poco? Hay gente que cree que tres coches son pocos y hay quien considera que uno es demasiado. La educación no lo es todo. La alta educación sólo tiene un resultado comprobable que es la mayor posibilidad de ganar más dinero. Pero ese dato no es infalible, sólo hay que ver la cantidad de licenciados que hay en España y, sin embargo, se han visto forzados a emigrar.
El mundo es una máquina bien compleja. Donde termina un riesgo, empieza otro. Sólo hay que pensar en la pandemia. El mundo es un lugar de riesgo donde deberíamos tomar decisiones, donde las grandes decisiones importan y tiene un efecto.
¿Qué significan las lágrimas de Alok Sharma durante la clausura de la COP26 de Glasgow?
Tan solo nos separa una semana desde la celebración de la última Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (COP26), y en mi mente ha quedado grabada la imagen abatida de Alok Sharma, presidente de la COP26, durante el cierre de la cumbre. ¿Por qué? Después de muchas idas y venidas, los representantes mundiales no han sido capaces de llegar a un acuerdo sobre las emisiones que la actividad del mundo debe generar para no destruir nuestro planeta y llegar a ser sostenibles.
De nuestra mano está la solución, y para ello debemos continuar trabajando hacia una transición energética neutra en carbono si realmente pretendemos alcanzar los objetivos del Pacto Climático en el año 2050. Muchos sectores se ven afectados por este proceso de descarbonización, en los que la definición de nuevas estrategias de producción y uso de tecnologías digitales habilitadoras se posicionan como elementos clave hacia una reducción de emisiones de carbono a la atmósfera, fomentando así el tránsito hacia un modelo más eficiente y menos contaminante.
El sector de la construcción no se encuentra ajeno a esta problemática. Los informes de la Unión Europea evidencian que el sector de la edificación es el responsable de aproximadamente el 40% del consumo energético y del 36% de las emisiones de CO2 en su fase de operación, esto es, durante la fase de uso de la vivienda ya construida. Por otro lado, casi el 70% de las viviendas existentes en Europa no son energéticamente eficientes al presentar deficientes o escasas medidas de conservación energética orientadas a ese fin. De este 70%, el 30% son viviendas con más de 50 años de antigüedad que requerirán de diversas intervenciones de rehabilitación y mejoras en su estructura o gestión para poder alcanzar valores de consumo energético acordes a lo dispuesto en la directiva Europea de Eficiencia Energética en la Edificación (EPBD-Energy Performance of Buildings Directive-2010/31/UE, y su rectificación 2018/844/EU).
En consecuencia, y con la finalidad de contribuir eficazmente al objetivo climático global, el parque edificatorio existente debe experimentar una profunda transformación y volverse más inteligente y más eficiente. Por otro lado, mientras que la aplicación de nuevos conocimientos y tecnologías son «relativamente» fáciles de integrar en los nuevos edificios y procesos constructivos, empujados por la creciente necesidad de la digitalización del sector hacia la Construcción 4.0, todavía es necesario mejorar en la investigación de soluciones que permitan reducir el consumo energético e incrementar la eficiencia de los edificios e infraestructuras ya existentes en la ciudad.
Bajo este contexto, la aplicación de tecnologías habilitadoras que permitan favorecer e incrementar el uso eficiente de la energía en la edificación es fundamental, entendiendo estas tecnologías como soluciones que permiten reducir la cantidad de energía que es requerida por un edificio para ser construido o rehabilitado, habitado, mantenido y demolido. Centrando el foco en la fase que ocupa el mayor número de años dentro del ciclo de vida del edificio, esto es, la fase de uso, ocupación y mantenimiento del mismo, conseguiremos un edificio eficiente energéticamente hablando, si somos capaces de proporcionar confort térmico, lumínico, de calidad de aire, etc. a sus habitantes con el menor uso energético posible, y en consecuencia con menores emisiones de gases de efecto invernadero y un mayor ahorro económico.
Estas tecnologías habilitadoras se pueden clasificar en cuatro categorías en función del elemento del edificio sobre el que queremos actuar para mejorar su eficiencia o rendimiento energético, incluido el usuario del propio edificio:
1. Medidas de conservación energética
Dentro de este grupo se engloban todas aquellas medidas que mejoran la estructura física del edificio, ya sea por:
La aplicación de medidas pasivas, como el aislamiento de la fachada o el cambio de ventanas
La aplicación de medidas activas, como la instalación de una nueva caldera más eficiente o que use un combustible menos contaminante
La instalación de soluciones renovables, como paneles solares fotovoltaicos
La instalación de instrumentación convencional (sensores, actuadores y controladores) e instrumentación inteligente (como termostatos o contadores inteligentes)
Aunque las primeras ya están ampliamente extendidas entre la comunidad de propietarios, en muchas ocasiones no son elegidas con un criterio avalado por los cálculos de ahorro energético y económico. Tampoco suelen aplicarse de forma combinada, permitiendo obtener una mayor flexibilidad en la generación y consumo energético (llegando incluso al autoconsumo), principalmente si ponemos en juego soluciones de generación energética basada en fuentes renovables. Desde CARTIF llevamos varios años investigando y dando solución a esta problemática, mediante la digitalización (basada en BIM), automatización y optimización del proceso de diseño de soluciones de rehabilitación en edificios y distritos. Estas temáticas se cubren en proyectos como OptEEmAl o BIM-SPEED.
2. Sistemas y dispositivosconectados
No es suficiente con disponer de dispositivos de instrumentación o redes de automatización en nuestros edificios (incluidos sistemas heredados o ya existentes en el hogar, como electrodomésticos u otros sistemas informáticos), sino que dichos dispositivos deben estar conectados a una red como Internet para que sean accesibles de forma remota y ofrezcan la posibilidad de intercambiar información y ser controlados. En este dominio opera la famosa Internet de las cosas o Internet of Things (IoT) en su nombre en inglés. Su finalidad es ofrecer la capacidad de acceder a todos los dispositivos de la vivienda para poder recopilar información sobre sus señales y estado, y al mismo tiempo poder almacenar dicha información en medios persistentes y seguros. La información es poder, y mediante las soluciones de conectividad y la monitorización IoT tendremos a nuestra disposición los datos sobre el estado actual de nuestro edificio y con ello la capacidad de tomar decisiones fundamentales. Esta es la base hacia la consecución del denominado «Edificio Inteligente». CARTIF, a través de sus proyectos BaaS, BRESAER, E2VENT o INSITER implementa diversas soluciones de monitorización de señales como base a la generación de sistemas de gestión y control de edificios o BEMS (Building Energy Management Systems).
3. Estrategias avanzadas para la gestión, operación, flexibilidad y mantenimiento del edificio
Una vez que la información sobre el comportamiento y estado de la vivienda está en nuestro poder, se pueden plantear y desarrollar estrategias de control del edificio capaces de reaccionar ante las necesidades del usuario (edificio reactivo) o incluso de anticiparse a las necesidades del mismo (edificio proactivo e inteligente). En este segundo caso, la aplicación de técnicas y algoritmos de Inteligencia Artificial, alimentados por los datos previamente monitorizados, son esenciales para poder aprender y capturar el conocimiento tanto del comportamiento del edificio como de sus ocupantes. De esta manera se dispondrá de servicios que cuenten con conocimiento experto para poder controlar y optimizar el comportamiento del edificio, prediciendo su posible demanda térmica y eléctrica y ofreciendo soluciones de flexibilidad y almacenamiento, o anticipándose a posibles fallos de sus sistemas energéticos, entre otras posibilidades. Esta pieza del puzle es fundamental para la consecución del «Edificio Autónomo e Inteligente«, al convertir al edificio en un ente capaz de tomar decisiones sin la intervención de sus habitantes, aunque aprendiendo del comportamiento de estos. Los sistemas de ayuda a la toma de decisión y de auto-gestión del edificio se basan en estas estrategias avanzadas e inteligentes, como se trata de cubrir en proyectos como MATRYCS, Auto-DAN o frESCO en los que CARTIF participa actualmente.
4. Entrenamiento y concienciación de los usuarios/habitantes del edificio
Por último, y no por ello menos importante, el usuario del edificio (ya sea habitante, gestor, propietario u operador) presenta un rol fundamental en la lucha hacia el incremento de la eficiencia energética. Los edificios se crean por y para los habitantes, y garantizar su confort tanto térmico como lumínico y medioambiental (ventilación, calidad del aire) es fundamental. Pero no vale cualquier procedimiento para alcanzar ese bienestar. Aquí es donde el usuario del edificio juega un papel esencial, no solo mostrando sus necesidades y preferencias, sino también aprendiendo buenas prácticas y mejorando su comportamiento a la hora de utilizar los sistemas energéticos, electrodomésticos y otros dispositivos de su vivienda. La información que ahora recogemos de los edificios, valorizada con las técnicas de Big Data e Inteligencia Artificial, y puesta a disposición del usuario, le permitirán conocer cómo se comporta su edificio, cuanto Co2 emite y qué coste supone alcanzar el bienestar. Puesto en pleno contexto, el usuario podrá mejorar la forma de operar y vivir en su vivienda, fomentando el uso eficiente de los sistemas energéticos que están bajo su control. Proyectos de CARTIF como SocialRES y LocalRES tratan de involucrar a los ciudadanos hacia esa transición energética.
La combinación de todas estas tecnologías, capaces de transformar nuestros edificios en entes más inteligentes y proactivos, y a nuestros usuarios en interventores formados e informados, permitirán que nuestro parque edificatorio sea más eficiente y sostenible.
Todo lo anteriormente presentado está enfocado a conseguir que nuestros edificios, principalmente los ya existentes, puedan comportarse de una manera más eficiente, y que con ello puedan contribuir a reducir el uso de la energía.
Pero, ¿qué ocurriría si a pesar de nuestros esfuerzos no somos capaces de reducir nuestras emisiones de Co2 y otros gases de efecto invernadero?
La realidad a día de hoy es que la temperatura global del planeta sigue incrementándose y el esperado pacto climático aún parece lejos de verse conseguido. Como consecuencia, no solo tendremos que centrar nuestros esfuerzos de investigación, como ya venimos realizando en CARTIF, en que nuestros edificios consuman menos energía, y que con ello se emita menos CO2 y otros gases contaminantes para su producción, sino en nuevos diseños arquitectónicos capaces de hacer frente a situaciones climáticas más extremas, esto es, veranos más calurosos, inviernos más fríos, precipitaciones más abundantes…Las casas del futuro deberán por tanto estar bien aisladas, ser autosuficientes en generación-consumo de energía, ser capaces de gestionar y drenar una mayor cantidad de agua, e incorporar soluciones verdes. No podemos ser ajenos a este reto que nos presenta un futuro no muy lejano.
Aunque parezca mentira, la vejez es un fenómeno relativamente nuevo en la sociedad occidental. Es a partir del siglo XIX cuando, gracias a los avances del desarrollo industrial y científico, aumenta el número de ancianos y su esperanza de vida, pero a la vez se incrementa el desprestigio de la vejez. Al aumentar considerablemente el número de ancianos en la sociedad, estos alcanzan un nivel de representatividad mayor social que les hace cobrar significado público y político. Y un punto importante es que, si tenemos suerte, ´ y os la deseo a todos los que lean el post` , vamos a vivir una larga vejez.
La sociedad en la que vivimos actualmente presiona y margina socialmente a personas con una buena condición física e intelectual basándose en la edad numérica, y sin embargo ensalza a la juventud. Por un lado, exige a los ancianos ser dinámicos, pero al mismo tiempo les demanda un código moral y obligaciones en la vestimenta, la apariencia y represión en el ámbito sexual.
Se han elaborado unos modelos de vida para los ancianos que estos no han asumido por completo y que además no se ha contado con su participación en el momento de diseñarlos.
A pesar de lo que se vive en la sociedad actual a nivel mundial, existen zonas en el planeta en las que ser una persona mayor está considerado como una fuente de sabiduría y el que puede aportar valor a la sociedad. En estas partes del mundo, las personas viven durante más tiempo de forma sencilla, realizando actividades físicas agradables como caminar o cultivar un huerto, despertándose con sentido del propósito vital cada día, eligiendo sabiamente la comida que se llevan a la boca y manteniendo una sólida y estrecha relación tanto con familiares como con amigos. A estas regiones del planeta se las denomina «Zonas Azules», estas regiones fueron identificadas por los científicos y demógrafos que han encontrado que las características específicas locales y las prácticas dan lugar a una alta incidencia de casos de longevidad1.
Las cinco regiones identificadas por cumplir con estos requisitos son:
Cerdeña, Italia (específicamente la provincia de Nuoro y Ogliastra).
La isla de Okinawa, Japón.
Loma Linda, California. Investigadores estudiaron a un grupo de adventistas del séptimo día, que se encuentran entre las más longevas de los Estados Unidos.
Península de Nicoya, Costa Rica.
Icaria, isla de Grecia cerca de la costa turca.
Los investigadores que han estado estudiando estas zonas han resumido en dos los factores que determinan su existencia:
La salud: Los habitantes de estas zonas practican ejercicio moderado con regularidad, se alimentan con una alta cantidad de productos a base de plantas, beben alcohol, pero no excesivamente, y practican el Hara Hachi Bu, concepto japonés que implica comer hasta estar un 80% saciado.
El ámbito social: Los habitantes de las zonas azules realizan rituales para reducir el estrés, rezar, siestas, ceremonias del té. Tienen razones para levantarse cada mañana, participan en actividades colectivas con entornos que propician los hábitos saludables. También, construyen y mantienen vínculos sanos con personas de su entorno familiar y comunitario y desarrollan prácticas colectivas espirituales o religiosas.
Dentro del área de Bienestar y Salud del centro tecnológico de CARTIF, nuestro propósito está en la línea de contribuir a que las personas mayores puedan optar por vivir de una manera plena y autónoma el mayor tiempo posible mientras puedan seguir aportando valor a la comunidad. De esta manera, se pueda dejar de pensar que las personas mayores son una carga, y posibilitar nuevos conceptos en los que las personas mayores sean un activo social. De este propósito surge en CARTIF la participación activa en diferentes entidades en las que trabajamos alineados en estos objetivos, como es la participación en el Clúster de Soluciones Innovadoras para la Vida Independiente (Clúster SIVI), el Clúster de Salud de Castilla y León (Clúster Biotecyl) y la participación activa en el Digital Innovation Hub en Silver Economy de Zamora (DIHSE) que se va a presentar como candidato a formar parte de la red europea de European Digital Innovations Hubs.
Esta iniciativa es importante porque el Centro de Innovación Digital Silver Economy –DIHSE– busca ser la «ventanilla única» a través de la cual, pymes, start-ups y otras entidades públicas y privadas puedan acceder a la información, los servicios e instalaciones que precisen para abordar con éxito sus procesos de Transformación Digital dirigidos a incentivar una economía Silver (ciudadanía en edad superior a 50 años) eficiente.
La misión de DIHSE es ayudar a las PYMEs del sector asistencial, Turismo Silver y agroalimentario, así como a las administraciones públicas locales, de nuestra comunidad castellano-leonesa; en sus procesos de digitalización y brindar acceso a los últimos conocimientos y tecnologías, siendo además un nexo de unión, una puerta a la colaboración entre distintas regiones para la innovación digital.
Somos conscientes de que actualmente las necesidades biológicas básicas de las personas mayores están en su gran mayoría satisfechas gracias a los avances en la ciencia y la medicina y con esta labor podemos estar ciertamente orgullosos, pero para dar sentido a la vida las necesidades biológicas no son suficiente.
Ayudar a la proliferación de las zonas azules a otras partes del planeta debe de ser uno de los objetivos a tener en cuenta por la sociedad, a investigación básica y la investigación aplicada pueden aportar su granito de arena a este propósito.
Desde CARTIF estamos trabajando en desarrollar soluciones que aporten valor en la calidad de vida de las personas a la vez que se integran en los procesos socio- sanitarios en los que intervienen los profesionales. Un nuevo desarrollo tecnológico que no está integrado en los procesos de una manera funcional o que interopera digitalmente con otras soluciones es una isla que aporta un valor reducido o no es sostenible en el tiempo.
Por concretar un poquito más, el área de Bienestar y Salud, cuenta con dos líneas de investigación que persiguen mejorar diferentes aspectos de la calidad en el soporte a la decisión clínica y otras líneas que se centran en robótica con diferentes finalidades:
Soporte a la decisión Socio-Asistencial de los profesionales y de los usuarios mediante (Procesamiento de señales biomédicas, Machine Learning así como Soporte a la decisión de Gestión (interoperabilidad basada en estándares, modelado discreto de procesos o Gemelo Digital) con proyectos como ISA (estudio de un marco de interoperabilidad socio-asistencial), IDEALNET (Red transfronteriza de innovación en diagnóstico precoz de Leucemia para un envejecimiento saludable).
Robótica Interacción Social, en proyectos como el AIROSO y UNO MÁS que están en ejecución. Estamos trabajando en el desarrollo de la robótica de compañía. En interacción de fuerzas hombre-robot (rehabilitación, tonificación) con proyectos como THERMES (estudio de tecnologías para desarrollar robots de rehabilitación). SHAREM (desarrollo de soluciones mecatrónicas modulares de coste accesible para rehabilitación y tonificación) e IDET (desarrollo de un entorno de desarrollo de terapias para profesionales terapeutas sin un alto conocimiento de desarrollo de software).
Desarrollo de soluciones técnicas que permitan mejorar las capacidades de autonomía de las personas en su domicilio. En el proyecto PROCURA desarrollamos un Andador Inteligente y un asistente tecnológico para el uso del inodoro.
Nuestro compromiso es firme y esperamos en algún momento conseguir replicar las zonas azules para el bienestar de nuestros ancianos.
La educación que recibimos las personas durante toda nuestra vida se encuentra muy influenciada por el entorno en el que vivimos. Cuando somos pequeños y empezamos a tomar consciencia del mundo, la sociedad suele proporcionarnos los modelos y el nivel de conocimientos que se consideran, de forma general, necesarios. Las familias, el vecindario, profesionales de la sanidad y el colegio quizás sean los que más influencia ejercen porque desde la sociedad adulta se cree que son los que más nos pueden ayudar a alcanzar el nivel de cultura mínimo que se considera, de forma estándar, necesario. Sin entrar en la discusión del modelo educativo más adecuado, lo cierto es que actualmente se pone mucho énfasis en el tipo de educación que se tiene que ofrecer en los colegios y otros centros educativos.
Desde el proyecto LIFE myBUILDINGisGREEN, en el que participa CARTIF, queremos explorar cómo incorporando espacios saludables y re-naturalizados en los colegios, se puede ayudar a, además de adaptar los edificios a los efectos del cambio climático, a formar personas y a aumentar la cultura en la infancia.
Los colegios tienen una gran importancia en la niñas y niños, ya que es donde pasan una amplia parte de su infancia y las nuevas generaciones empiezan también a formarse como personas. Por un lado, empiezan a adquirir los conocimientos básicos que forman parte de la cultura colectiva y que en distinto grado los humanos vamos empleando. También es el lugar donde empiezan a adquirir valores y modelos de referencia.
Por otro lado, el edificio del colegio en sí y su diseño también tienen una gran influencia en el aprendizaje, ya que afecta a las condiciones ambientales donde se desarrollan las clases. Los niveles de humedad y temperatura en las aulas están relacionados con la capacidad de aprendizaje 1,2,3,4. Temperaturas muy altas pueden tener un impacto significativo en el rendimiento de los estudiantes, inhibir el aprendizaje y generar estrés. El acondicionamiento térmico interior y los niveles de renovación del aire es un tema que no se tuvo en cuenta en la construcción de muchos de los colegios que actualmente se encuentran en uso y, en consecuencia, las condiciones ambientales de los centros educativos muchas veces no son las adecuadas. No debería ser aceptado que las clases se puedan llevar a cabo con temperaturas y humedad relativas del aire por debajo o por encima del rango que se establecen en la normativa actual (como es el caso del RITE5 en España). Quizás, por la singularidad e importancia de los colegios, los estándares deberían ser incluso más restrictivos que los considerados por la reglamentación. En este sentido, empleando soluciones naturales se pueden aprovechar los principios de la arquitectura bioclimática para mejorar el confort térmico de las personas en el interior de los edificios. Además, este tipo de soluciones naturales también permite mejorar las condiciones en las zonas de juego y actividad física al aire libre, mejorando la calidad del entorno de aprendizaje.
Pero en este sentido, desde LIFE myBUILDIGNisGREEN se quiere ir más lejos y hacer ver que el diseño actual de los edificios y patios en los que dominan los materiales duros, en los que no se han tenido en cuenta soluciones de arquitectura bioclimática y en los que parece que el confort de los propios usuarios de los mismos se ha sacrificado en pos de otros aspectos como la reducción en el coste de mantenimiento o buscando que los niños y niñas se manchen lo mínimo, no es el más adecuado desde muchos puntos de vista.
La falta de suelo natural, la baja presencia de árboles o arbustos y de otra vegetación hace de los colegios lugares en los que frecuentemente se evita la presencia de la naturaleza. Desde nuestro punto de vista, esta concepción de los espacios educativos aleja a las nuevas generaciones de la naturaleza y puede influir en su percepción de como tienen que ser los espacios urbanizados. Sin embargo, el conocimiento que se tiene actualmente nos dice que la sociedad tiene que ir por otro lado si se quiere resolver a largo plazo o al menos si nos queremos adaptar a las consecuencias del cambio climático. Si no empezamos a enseñar a los niños la convivencia y el respeto por la naturaleza, el manejo de los recursos de forma adecuada y modificar muchas de las conductas que llevamos a cabo, será mucho más difícil afrontar el reto que tenemos por delante. La sociedad tiene que actuar desde muchos puntos de vista, pero no debemos olvidar que los que ahora disfrutan de su infancia serán los que tengan que afrontar este reto también en las próximas décadas.
Desde LIFE myBUILDINGisGREEN creemos que aumentando el contacto con la naturaleza de los niños y haciéndoles partícipes de sus efectos beneficiosos nos permitirá crear una sociedad futura más preparada para afrontar los retos que vienen.
Dejamos para otro día comentar cómo afecta también a la educación de la sociedad, no solo en la infancia, el tipo de espacios urbanos en los que vivimos. Disponer de parques y zonas verdes cerca de nuestras viviendas o lugares de trabajo, la presencia de infraestructura verde y biodiversidad en las calles y la gestión de los retos sociales empleando soluciones naturales en lugar de emplear siempre soluciones «duras» y que solamente tienen una visión antropocéntrica de los problemas. Esta visión antropocéntrica además suele olvidarse de los más débiles de la sociedad, o de los que menos se quejan.
5 La temperatura operativa recomendada según el RITE es: En verano: entre 23ºC y 25ºC (frente a 23ºC y 27ºC según el INSHT). En invierno: entre 21ºC y 23ºC (frente 17ºC y 24ºC según el INSHT). La humedad relativa marcada está entre el 45-60% en verano y entre el 40-50% en invierno
