Comunicación presentada al VI Congreso Edificios Energía Casi Nula
Autores
- Cecilia Sanz Montalvillo, Coordinadora Proyecto MAKING-CITY, Fundación CARTIF
- Jhon Fredy Vélez Jaramillo, Investigador, Fundación CARTIF
- Cristina de Torre Minguela, Investigadora, Fundación CARTIF
- Ali Vasallo Belver, Director Área de Eficiencia Energética en Edificios e Industria, Fundación CARTIF
Resumen Proyecto
En las ciudades de Groningen (Países Bajos) y Oulu (Finlandia) se han diseñado tres distritos de energía positiva (PED), dos en la primera y uno en la segunda. Un total de 60.215 m2 de edificios de alta eficiencia energética forman parte de estos distritos, mientras que un excedente energético de 348 MWh/a será generado dentro de ellos y compartidos con otras áreas urbanas de dichas ciudades. A lo largo de los cinco años del proyecto Faro MAKING-CITY, se implementarán las medidas que harán que estos distritos sean de energía positiva, se desplegará un amplio sistema de monitorización que recoja su funcionamiento y se demostrará el excedente energético anual que proporcionan cada uno de ellos. La implementación de medidas en estos distritos Faro servirán de guía a otras seis ciudades follower que diseñarán sus propios PED siguiendo las pautas marcadas por la metodología MAKING-CITY.
Palabras clave
Smart City, PED, Flexibilidad Energética, Sostenibilidad, Replicabilidad
Introducción
Los distritos de energía positiva, también conocidos como PED por sus siglas en inglés (Positive Energy District), son zonas urbanas en las que una serie de edificios tanto públicos como privados, residenciales o terciarios, producen y comparten energía entre sí con el objetivo de generar un excedente energético global susceptible de ser intercambiado con otras zonas urbanas y periurbanas de la ciudad.
Los PED han aparecido recientemente como herramienta impulsora de la transición energética de las ciudades promovidos fundamentalmente por el SET-Plan [1] con el objetivo de luchar contra el cambio climático. Siguiendo los acuerdos de París en el marco del COP21, las ciudades de todo el mundo están dando pasos para promover el uso de energías renovables y vehículos eléctricos, así como promoviendo medidas que aumenten la eficiencia energética de sus distritos urbanos. Las más de 80 megaciudades que componen en C40cities [2], han puesto en marcha más de 10.000 acciones climáticas con el fin de reducir el 5% [3] de las emisiones globales, contribuyendo a alcanzar los objetivos marcados por el acuerdo de París, teniendo en cuenta además que, en coordinación con el sector público-privado, pueden llegar a alcanzar una reducción del 46%.
En este contexto, la transición energética de las ciudades es un factor clave para cumplir los objetivos medioambientales marcados por los acuerdos internacionales, y el concepto de Distritos de Energía Positiva (PED) una de las últimas herramientas que han aparecido en escena para conseguirlo.
El proyecto MAKING-CITY [4], financiado por la Comisión Europea a través del programa HORIZON 2020, trabaja con el objetivo de demostrar la viabilidad de implementación de los PED desarrollando en sus dos ciudades Faro (Groningen y Oulu), tres distritos que generarán un excedente energético anual de 348 MWh/a a intercambiar con otras zonas de dichas ciudades. En este intercambio energético entre distritos, las TICs juegan un papel fundamental ya que permiten a los diferentes usuarios flexibilizar su perfil de consumo y producción energética maximizando el excedente energético y facilitando que un distrito sea de generación positiva.
El proyecto
El proyecto MAKING-CITY, perteneciente a la primera generación de proyectos Faro que incluyen como eje de la transformación urbana el concepto de Distritos de Energía Positiva (PED), está coordinado por el Centro Tecnológico CARTIF y forman parte de él 34 socios de 9 países europeos [5]. Dos ciudades Faro, Groningen (Países Bajos) y Oulu (Finlandia) llevarán el peso de las demostraciones a gran escala que se llevarán a cabo en el proyecto. Por su lado León (España), Bassano del Grappa (Italia), Kadiköy (Turquía), Vidin (Bulgaria) y Lublin (Polonia) serán las ciudades seguidoras que implementarán el concepto PED tras ver los resultados obtenidos en la demostración.
Un total de 60.215 m2 serán rehabilitados energéticamente dentro del proyecto en las ciudades de Groningen y Oulu sentando las bases para obtener una demanda mínima de energía en los edificios. Demanda que será cubierta en un 80% (88% en términos de demanda térmica y 73% en demanda eléctrica) por energías renovables. La energía solar (tanto en su faceta fotovoltaica como térmica) así como la geotermia y el aprovechamiento de calores residuales serán las principales fuentes energéticas dentro de los PED del proyecto que contribuirán a generar un balance positivo. Almacenamientos energéticos y redes de calefacción centralizada serán claves para optimizar la gestión de la energía y maximizar la conectividad de los usuarios.
Las ciudades implicadas en el proyecto desarrollarán nuevas estrategias encaminadas a la transformación energética de sus entornos urbanos que marcará un hito en la transición hacia un nuevo modelo energético. Estas estrategias no solo se tendrán en cuenta en la planificación de las ciudades a corto y medio plazo, sino que también serán incluidas en el largo plazo, desarrollando planes de ciudad en su visión hacia el 2050.
Con una financiación de 18 M€, el proyecto MAKING-CITY pretende movilizar en sus cinco años de duración un total de 71,7 M€ de inversión que conllevará a evitar la emisión de 1,4 kton de CO2 y generen más de 4.000 nuevos puestos de trabajo directos.
Material y métodos
Dos ciudades son las que centran la demostración del proyecto y en ellas se implementará la batería de medidas de eficiencia energética y desarrollo de renovables que dé lugar a la obtención de tres PED. El distrito de Kaukovainio en Oulu y los distritos Sudeste y Norte en Groningen, además de un ambicioso proceso de regeneración de edificios, implementarán soluciones basadas en energía solar y geotermia complementadas con una fuerte estrategia de participación ciudadana. Un total de 110 acciones (Figura 110) se desarrollarán en los tres distritos y un amplio sistema de monitorización en tiempo real se desplegará alrededor de las mismas para demostrar que los distritos piloto que se implementarán en las ciudades Faro son de generación positiva.
El balance energético anual [6] será el parámetro clave en la evaluación y demostración de los PEDs. Tanto los puntos de generación de energía distribuidos por los distritos como los almacenamientos y los posibles consumidores serán medidos para detectar y maximizar las sinergias que hagan posibles la positividad en los distritos. Cómo contabilizar el intercambio de energía con otras zonas de la ciudad se realizará en base a los factores de energía primaria [7] dando lugar a los esquemas energéticos que miden el excedente anual.
La información de estos sistemas de monitorización se conectará a través de las plataformas de ciudad para permitir la conexión de las diferentes aplicaciones y sistemas de gestión que harán a los usuarios decidir sobre cómo utilizar la energía generada en el distrito y marcarán la positividad del mismo en base al excedente generado.
De manera paralela a la implementación de soluciones en los demostradores, se está desarrollando dentro del proyecto MAKING-CITY una metodología para el diseño y cálculo de PED (Figura ).
- Fase I: Análisis de las necesidades a través del enfoque de diagnóstico de la ciudad
- Fase II: Identificación de recursos disponibles y fronteras del distrito
- Fase III: Selección de soluciones para el diseño del PED
- Fase IV: Identificación de barreras y facilitadores para cada solución
- Fase V: Descripción detallada de soluciones PED
Resultados
Al final del proyecto 3 PED estarán completamente operativos en las dos ciudades Faro (dos en Groningen y uno en Oulu), y otros 6 diseñados en las ciudades seguidoras del proyecto. Cada una de las ocho ciudades implicadas en el proyecto habrá diseñado sus planes de ciudad incluyendo el concepto PED en ellos y fomentándolo al máximo para cumplir con los compromisos medioambientales marcados en sus respectivos Planes de Acción para el Clima y la Energía Sostenibles (PACES).
Un excedente de 348 MWh/a está previsto que se obtenga en los PED de las ciudades Faro del proyecto MAKING-CITY. Tras los dos años de monitorización que se llevarán a cabo en su etapa final, se podrá confirmar el excedente final obtenido, así como analizar patrones de uso que faciliten la replicabilidad en los distritos identificados como potenciales PED en las ciudades seguidoras del proyecto.
Así mismo la metodología de diseño y evaluación de PED desarrollada en el proyecto será recopilada a modo de guía para el fácil seguimiento por parte de ciudades ajenas al proyecto, lo que maximizará el impacto del mismo, así como su replicabilidad contribuyendo a la transformación de las ciudades en entornos más sostenibles.
Conclusiones
MAKING-CITY contribuye en casi un 10% a cumplir el objetivo de 100 PED para el año 2025 marcado por el SET-Plan en su Plan de acción para para el año 2025. La flexibilidad en los patrones de consumo energético que se necesita para llevar a cabo estos PED será testeada dentro del proyecto en las dos ciudades Faro y los usuarios de los diferentes distritos demostrador implementarán las diferentes soluciones energéticas teniendo en cuenta los servicios web que las ciudades les ofrezcan.
Diferentes modelos de negocio se desarrollarán para favorecer el intercambio energético teniendo como objetivo maximizar la flexibilidad tanto en el consumo como en la generación y deberán satisfacer a todos los agentes implicados en el intercambio gracias al seguimiento en tiempo real que permite la combinación de un completo sistema de medida y una versátil plataforma de datos.
Agradecimientos
Este proyecto ha recibido fondos del Programa de investigación e innovación de la Unión Europea HORIZON 2020 bajo acuerdo de subvención nº 824418. Toda la información relacionada con el proyecto MAKING-CITY está disponible en la página web http://makingcity.eu/
Referencias
- European Commission’s Directorates-General for Research and Innovation; Joint Research Centre. Set-Plan Action N°3.2 Implementation Plan: Europe to become a global role model in integrated, innovative solutions for the planning, deployment, and replication of Positive Energy Districts. European Commission, Belgium, 2018
- https://www.c40.org/ (Febrero 2018)
- https://www.c40.org/researches/deadline-2020 (Febrero 2018)
- Sanz-Montalvillo, C., de Torre, C., Vélez, J.F., Macía, A., Corredera, Á. (2019). Proyecto Faro MAKING-CITY: Transformación de ciudades a través de distritos de energía positiva (PED). V Congreso Ciudades Inteligentes. Madrid
- http://makingcity.eu/ (Julio 2019)
- Monti, A., Pesch, D., Ellis, K.A., Mancarella, P. (2017). Energy Positive Neighborhoods and Smart Energy Districts; Methods, Tools, and Experiences from the Field. Elsevier
- Guidelines accompanying Commission Delegated Regulation (EU) No 244/2012 of 16 January 2012 supplementing Directive 2010/31/EU of the European Parliament and of the Council on the energy performance of buildings by establishing a comparative methodology framework for calculating cost-optimal levels of minimum energy performance requirements for buildings and building elements (https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX%3A52012XC0419%2802%29)
- Alpagut, B., Akyürek, Ö., Miguel Mitre, E. (2019). Positive Energy Districts Methodology and its replication potential. VII Sustainable Places. Cagliari