Comunicación presentada al VI Congreso Edificios Energía Casi Nula
Autores
- Inés Díaz Regodón, Investigadora, Centro Nacional de Energías Renovables CENER
- Francisco Serna Lumbreras, Investigador, Centro Nacional de Energías Renovables CENER
- Luis Carlos Delgado, Gerente, SESTAO BERRI 2010
- Ana Garbisu, Arquitecto, SESTAO BERRI 2010
Resumen
El proyecto europeo EU-GUGLE (2013-2019), tiene como objetivo evaluar la viabilidad de las prácticas de rehabilitación energética y desarrollar estrategias y modelos que puedan ser aplicados a gran escala en toda Europa. Para ello se han llevado a cabo rehabilitaciones energéticas en diferentes barrios de ciudades europeas, entre ellas, la ciudad española de Sestao (Vizcaya) donde se han renovado unos 20.000 m2 de viviendas. La renovación basada en materiales sostenibles, la integración de la biomasa y la inclusión de un novedoso sistema de gestión prepago de la energía apoyado en smart meters y una plataforma de datos han sido claves de esta exitosa rehabilitación. Los primeros datos de monitorización en Sestao muestran ahorros del 80%. http://eu-gugle.eu
Palabras clave
Rehabilitación Energética, Renovación de Barrios, Edificios de Consumo de Energía Casi Nulo
Introducción: descripción del proyecto EU-Gugle
La renovación de barrios basada en criterios de ahorro energético juega un papel crucial para alcanzar los objetivos energéticos y medioambientales que se ha marcado España y la Unión Europea. Por ello es necesario explorar las estrategias que faciliten la transformación de los edificios hacia edificios más ahorradores o de consumo de energía casi nulo y el esfuerzo económico que ello supone.
El proyecto europeo EU-GUGLE «European cities serving as Green Urban Gate towards Leadership in sustainable Energy», de 6 años de duración (2013-2019), coordinado por CENER, ha tenido como objetivo evaluar la viabilidad de las prácticas de rehabilitación energética y desarrollar estrategias y modelos que puedan ser aplicados a gran escala en toda Europa. Para ello se han movilizado unos € 80 millones en inversiones públicas y privadas para llevar a cabo rehabilitaciones energéticas en barrios de las ciudades europeas de Aquisgrán (Alemania), Milán (Italia), Tampere (Finlandia), Viena (Austria) Bratislava (Eslovaquia) y Sestao (España). La superficie total habitable rehabilitada ha sido de 154.028 m2, consiguiéndose unos ahorros de energía primaria que oscilan entre un 40% y un 80% respecto a la situación inicial, y un incremento de un 25% en su suministro de energías renovables. A este consorcio inicial se han unido las ciudades de Gotemburgo (Suecia), Gaziantep (Turquía) y Plovdiv (Bulgaria), interesadas en replicar las experiencias testeadas en los proyectos piloto. http://eu-gugle.eu.
Rehabilitación del barrio Txabarri-El Sol de Sestao
Descripción del distrito
Sestao, a 11 kilómetros de Bilbao y una población de unos 28.000 habitantes (2016), fue uno de los municipios de Vizcaya que se desarrollaron durante el auge industrial del siglo XIX.
El distrito donde se encuentra la zona a rehabilitar está en la zona baja de Sestao y es uno de los más afectados por el proceso de desindustrialización que comenzó en los años 90’ y que ha tenido un fuerte impacto en la economía local. Hoy en día la tasa de desempleo en la zona supera el 30%.
Se tratan de edificios residenciales que se construyeron con el objetivo de alojar a los trabajadores de la empresa Altos Hornos, la mayoría de ellos con estructuras de madera, mal conservados y con una antigüedad que oscila entre los 80 y los 100 años. La mayoría de las viviendas son de titularidad pública aunque algunos están en mano de propietarios privados.
Además de estos edificios, se encuentran en la zona edificios más modernos, construidos en la década de los 80’, muy deteriorados por la falta de mantenimiento, y que constituyen parte del parque municipal vivienda en régimen de alquiler.
Medidas de eficiencia energética y sostenibilidad implantadas en los edificios
Cinco grupos de edificación residencial constituyen los 19,143 m2 de vivienda, en total 232 viviendas, que se han rehabilitado dentro del contexto del proyecto EU-GUGLE, gran parte de titularidad Gobierno Vasco y el Ayuntamiento a la cabeza
La rehabilitación integral de la llamada Casa del Arco, en la calle Txabarri 25-27-29-31, de 1890, forma parte de ese grupo de viviendas obreras de la época industrial de finales del XIX. Los otros conjuntos edificatorios donde se ha intervenido pertenecen a ese grupo de viviendas de los años 80’.
Una “renovación al uso” se hubiera decantado por la demolición de esos edificios más antiguos del distrito y la construcción de otros nuevos, o en el caso de aquellas edificaciones no tan antiguas, el realizar una renovación menos ambiciosa de la envolvente y la sustitución de la caldera por otra estándar más eficiente. Se hubiera prescindido, por ejemplo, de los sistemas de control y gestión de la energía (BEMs) incluidos en estas intervenciones.
En la rehabilitación de la Casa del Arco se han mantenido las fachadas y estructura exterior de madera debido a su interés arquitectónico y patrimonial y se ha favorecido una intervención con materiales sostenibles. La edificación original no disponía de aislamiento térmico ni de sistema de calefacción. El ACS venía suministrado con termos eléctricos. El edificio ha ganado superficie habitable acondicionando el espacio bajo cubierta (3828,91 m2 al finalizar la rehabilitación).
La intervención en la Casa del Arco se puede resumir en los siguientes puntos:
- Adición de 8 cm aislamiento térmico por el interior de la fachada principal protegida y 14 cm de SATE en el resto de fachadas.
- Construcción de una nueva cubierta con 12 cm de aislamiento, con apertura de huecos para dotar los espacios de iluminación natural.
- Adición de 4 cm de aislamiento en el primer forjado del edificio.
- Apertura de ventanas en las dos fachadas laterales ciegas y sustitución de las ventanas antiguas por otras más eficientes de doble vidrio.
- Instalación de un sistema de ventilación mecánica de doble flujo, con recuperadores de calor con rendimiento del 80%.
- Restauración de la totalidad de la estructura de madera mediante tableros microlaminados prefabricados manteniendo pilares, vigas y solería existente.
- Uso de paneles estructurales de madera contralaminada autoportante con certificado PEFC para escaleras y caja de ascensor
- Derribo selectivo y manual para minimizar el impacto ambiental y molestias al entorno, así como una correcta gestión de residuos.
- Instalación de recuperación de aguas grises de duchas y lavabos para su tratamiento y posterior reutilización en el llenado de cisternas de los inodoros.
- Aireadores en los grifos para el ahorro de agua.
- Inclusión de sistema de calefacción e instalación de dos calderas de biomasa de alto rendimiento (η= 0.85) alimentadas mediante pellets. Generación centralizada con regulación individual.
En el resto de edificios, las medidas pasivas incluyen la adición de aislamiento en las fachadas (fachada ventilada en uno de los pilotos) y la sustitución de ventanas por otras de alta eficiencia. Los sistemas de calefacción y ACS se han centralizado y conectado a un sistema de calefacción de distrito de biomasa.
Sistema de calefacción de distrito de biomasa
En sistema de calefacción de distrito que se está ejecutando en Sestao en el momento de redacción de la comunicación pretende suministrar calefacción y ACS a las 185 viviendas y sus bajos comerciales rehabilitados en el contexto del proyecto EU-GUGLE. También se prevé la futura conexión del edificio Casa del Arco.
El sistema de generación se compone de dos calderas de pellets, una de 500 kW y otra de 250 kW y una tercera caldera de gas de apoyo de 650 kW.
Aprovechando la urbanización de la plaza aledaña a los edificios se está construyendo bajo la misma una sala de calderas y las chimeneas de evacuación de humos dentro de la caja del ascensor, también previsto para salvar el desnivel del terreno (ver fig. 2)
Desde la central del district heating arrancan las canalizaciones hasta las subcentrales de los edificios rehabilitados.
En estos edificios se está realizando una instalación centralizada de ACS y calefacción para su conexión al district heating a través de una arqueta. Desde esta subcentral se realizarán las conexiones hasta una caja de intercambio en cada vivienda y que sustituirá a las actuales calderas individuales.
Gestión de la energía: monitorización de los consumos energéticos
Al tratarse de viviendas sociales, el ayuntamiento ha optado por la instalación de un sistema prepago de energía en lo referente a agua fría, agua caliente y calefacción. Este sistema prepago esta soportado por una plataforma de adquisición y gestión de los datos de consumo de los contadores.
El sistema de monitorización en cuestión está compuesto por una serie de contadores de energía en el caso de la calefacción y de contadores volumétricos en el caso de Agua caliente sanitaria y agua fría. Estos contadores transmiten su información a través de un protocolo modbus que es recogido por un concentrador, situado en la sala de calderas. Este concentrador a su vez envía los datos a la plataforma de monitorización y gestión a través de una línea Ethernet.
Esta plataforma (ver fig.3), entre otras capacidades, permite no solo visualizar, recoger los datos y transformarlos en las correspondientes facturas de energía de cada uno de los usuarios, sino que permite reportar incidencias y alarmas a la empresa mantenedora de la instalación térmica.
Un esquema de prepago de energía, conectado al sistema de monitorización y a la plataforma, ayuda a los inquilinos a administrar y reducir su consumo energético. Una de las funcionalidades de la plataforma estriba en la capacidad de acceso individualizado (mediante usuario y contraseña) de cada vecino, permitiéndole no solo evaluar sus consumos, sino vislumbrar el saldo disponible (de dinero) para el consumo de energía y la capacidad de recarga de su cuenta a través de pago con tarjeta. Además, se pueden realizar comparativas entre los consumos de cada inquilino o comparar con el consumo medio de sus vecinos con el objetivo de incentivar el ahorro y la eficiencia energética.
El mantenimiento de la plataforma se externaliza junto con la gestión de los gastos energéticos (balance mensual entre las aportaciones y los gastos) y posterior elaboración de las facturas energéticas, que serán enviadas a los vecinos.
Análisis energético: ahorros conseguidos
Dentro del contexto del proyecto EU-GUGLE, CENER ha analizado y comparado los ahorros energéticos previstos y los ahorros reales conseguidos con la rehabilitación e implantación de las medidas de mejora de todos los proyectos piloto de todos los distritos rehabilitados.
Para ello se han realizado simulaciones energéticas dinámicas del estado original y del esperado después de la rehabilitación en términos de demanda energética, energía final y energía primaria non-renovable asociados a los consumos de calefacción, refrigeración, ACS e iluminación. Así mismo también se han estimado las emisiones de CO2 derivadas de los mismos. Las evaluaciones energéticas se llevaron a cabo con la herramienta Design Builder, teniendo en cuenta las características constructivas de los edificios, condiciones climáticas horarias y perfiles de uso y condiciones operacionales estándar.
Para el análisis de los ahorros reales se han tenido en cuenta los consumos registrados de calefacción, ACS e iluminación (extraído de los consumos eléctricos o estimados como en el caso de Sestao) durante el primer año de monitorización de las instalaciones y la producción de energía renovable.
En el caso de Sestao, se han registrado y analizado los consumos recogidos en el primer año de funcionamiento tras las obras de rehabilitación del primer edificio finalizado, el de la calle Txabarri (Casa del Arco). Al no existir originariamente en el edificio sistemas de calefacción ni disponer de facturas eléctricas se decidió realizar el análisis del estado inicial con simulaciones energéticas.
En la fig. 4 pueden observarse que los ahorros conseguidos han sido del 82% en términos de energía final (frente al 56% esperado) y 95% en energía primaria no-renovable. Con todo ello se ha obtenido una reducción del 93% en emisiones de CO2. Es destacable la diferencia que existe entre los consumos esperados y los finalmente obtenidos de los datos de monitorización. En ellos se muestra que algunos inquilinos casi nunca encienden el sistema de calefacción o no lo hacen por mucho tiempo. La razón principal parece ser la mayor calidad térmica de la envolvente del edificio después de la remodelación en un clima poco severo, y el esquema de prepago conectado al sistema de monitoreo que aumenta la conciencia, control y restringe el consumo de energía de los usuarios finales (algunos de ellos de recursos limitados).
Los ahorros previstos en los otros pilotos de Sestao rondan el 30% en energía final, 80-90% en energía primaria no renovable y 80-90% en reducción de emisiones de CO2.
Costes de inversión de las medidas de eficiencia energética: modelo financiero
Dentro del contexto del proyecto EU-GUGLE se han analizado los costes de la rehabilitación energética de los diferentes pilotos.
La Tabla I muestra los costes de inversión asociados a las medidas de eficiencia energética (envolvente del edificio, instalaciones térmicas e iluminación) de los pilotos de Sestao. Estos datos no incluyen los costes del district heating. También se muestra el modelo financiero sobre el que se ha apoyado los trabajos de rehabilitación con el que se ha contado con el apoyo de diferentes subvenciones.
En el caso concreto del edificio de Txabarri, dada la situación social y económica de los antiguos propietarios, para poder poner en marcha la operación, la sociedad pública SESTAO BERRI 2010, S.A. compra las casas de aquellos propietarios que no están dispuestos a rehabilitar (el 75% aprox.) con una subvención no reembolsable proporcionada por el Gobierno Vasco y Ayuntamiento de Sestao y realiza vía crédito las obras de rehabilitación. El importe de los trabajos se financia con la venta de las viviendas tras la finalización de las obras.
Conclusiones
En líneas generales podemos decir, basada en la experiencia de EU-GUGLE, que el reto de la renovación urbana no reside principalmente en cuestiones técnicas específicas, sino en una visión integral de las mismas y su adaptación a la situación del edificio a rehabilitar. Esto lleva a diseñar a menudo conceptos “a medida” para cada caso. Incluir soluciones técnicas pensadas para edificios nuevos es siempre más costoso lo que lleva a la necesidad de estandarizar soluciones orientadas a rehabilitación con un componente de industrialización.
Con frecuencia las barreras administrativas, legales, complejidad de acceso a ayudas o subvenciones, falta de cooperación entre diferentes departamentos o administraciones, etc. complican la realización de estas operaciones. Se ve la necesidad de diseñar procedimientos de contratación específicos.
Diseño de modelos de negocio y de financiación son necesarios, así como encontrar la escala correcta de intervención. Existen intervenciones individuales que no son rentables, pero sí a mayor escala.
El comportamiento del usuario es clave a la hora de obtener buenos resultados de ahorro. Acciones de sensibilización y comunicación a los vecinos sobre el funcionamiento del edificio y de sus instalaciones son muy necesarias. En este sentido, la experiencia de Sestao con su sistema de gestión de datos es un buen ejemplo.
Agradecimientos
El presente proyecto está siendo confinanciado por la Unión Europea mediante el Séptimo Programa Marco (Grant Agreement Nº: 314632). Información relacionada con el proyecto EU-GUGLE disponible en su web.