Comunicación presentada al IV Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autores
- Ana Romero Calix, Responsable Servicio de Sostenibilidad y Educación, Àrea Metropolitana de Barcelona
- Gil Lladó Morales, Técnico de Energía, Àrea Metropolitana de Barcelona
- Julia Hereza Atienza, Àrea Metropolitana de Barcelona
Resumen
El proyecto llevado a cabo por la Dirección de Servicios Ambientales de la AMB diseña un plan de actuaciones integral para la implementación de criterios de consumo de energía casi nulo en la totalidad de edificios destinados a viviendas de un municipio metropolitano, además de incidir sobre cuestiones relacionadas con la pobreza energética y de generación de actividad económica en el municipio. Además, también se analizan diferentes fuentes de financiación de las actuaciones previstas para evaluar su viabilidad económica. Se escoge Badia del Vallès como municipio piloto para la implementación de estrategias NZEB por sus características socio-económicas y por disponer de un parque edificatorio que se puede caracterizar muy bien en 4 tipologías. Es importante plantear una estrategia integral en todo el municipio para generar ejemplo y que la población lo pueda percibir como un valor patrimonial en vez de actuar de forma aislada en un edificio, además permite plantear otro tipo de inversiones en los edificios y posibilita el planteamiento de planes de ocupación a nivel local. Con carácter general las medidas propuestas se centran en la envolvente térmica y en la instalación de energía solar térmica y fotovoltaica. Con la realización de estas actuaciones se obtendría una importante reducción de la demanda energética (75%) pasando de una calificación energética D a una B. El coste de la inversión sobre la totalidad del municipio sería de alrededor de 60 M€ (PEC IVA excluido), consiguiendo una amortización en 18 años en el caso de contar con subvención pública del 50%.
Introducción
Con el fin de promover la competitividad, la sostenibilidad y la seguridad del suministro energético, la Comisión Europea ha elaborado una serie de políticas y medidas. En el marco legislativo actual, la Directiva Europea 2010/31/UE relativa a la eficiencia energética de edificios, establece como objetivo para el 31 de diciembre de 2020 que todos los edificios nuevos tengan un consumo de energía casi nulo. Para edificios públicos este objetivo se adelanta dos años, a 31 de diciembre de 2018.
En España, el sector de la edificación es uno de los que consume mayor cantidad de energía generando alrededor de un 36% de las emisiones de CO2 Europeas, de ahí la importancia de implementar la normativa a edificios ya existentes con el fin de mejorar su eficiencia y avanzar hacia una transición energética sostenible. A partir de los estudios de viabilidad de rehabilitación NZEB (nearly Zero-Energy Buildings) en equipamientos públicos realizados durante 2015 por el Área Metropolitana de Barcelona, se considera imprescindible hacer un salto de escala en los planeamientos de rehabilitación NZEB. El presente proyecto pretende avanzar hacia un diseño de estrategias integrales basadas no únicamente en un solo edificio, sino en la totalidad de los tejidos urbanos de las ciudades o barrios metropolitanos.
Este primer estudio se centra en el municipio de Badia del Vallès. Este municipio se creó en los años 70, bajo una actuación destinada a generar un importante número de viviendas de protección oficial, en un área de gran concentración industrial y con crónicos problemas de vivienda. La forma de construcción de las viviendas fue mediante un modelo de prefabricación pesada de patente francesa. El sistema se basaba en la utilización de plafones de hormigón enlazados mediante un sistema de juntas gruesas hormigonadas “in situ”. Estos plafones prefabricados estaban formados por un sándwich que incluía un aislamiento interior de poliestireno expandido de 3 cm de grosor. Desde el punto de vista térmico el sistema de cerramientos supera en mucho a los aislamientos tradicionales de la época. La transmitáncia térmica media es de 1,1 W/K·m2, lo que supone un valor muy inferior a la máxima permitida por la NBE-CT 79 o la NRE-CT 87, que era de 1,60 W/K·m2. Al ser el parque edificatorio constituido en su totalidad por viviendas de protección oficial, hace que los habitantes del municipio que más prosperan y acceden a sueldos más elevados no puedan mantener su residencia en él, por lo que la población de Badia del Vallès siempre está en una posición de vulnerabilidad frente a las consecuencias de la pobreza energética.
El proyecto tiene como objetivo principal la reducción del consumo energético del parque edificado de la ciudad y así, transformar los edificios existentes a edificios de estándar NZEB mediante:
- Reducción de la demanda energética
- Reducción del consumo de energía primaria no renovable
- Reducción de las emisiones de CO2eq
Así mismo, el objetivo de transformar Badia del Vallès en una ciudad NZEB, tiene asociado otros valores importantes que deben considerarse como objetivos secundarios:
- Mejorar las condiciones de confort térmico de los usuarios
- Mejorar las condiciones de confort, habitabilidad i salud de las viviendas
- Mitigar la pobreza energética en el municipio
- Luchar contra la exclusión por edad, económica o social
Respecto a la definición del concepto NZEB en este proyecto se ha tenido en cuenta la definición que se da en la Directiva Europea 2010/31 EU del 19 de mayo del 2010 donde se dice “Edificio con un nivel de eficiencia energética muy bajo, la cantidad casi nula o muy baja de energía requerida será cubierta en muy amplia medida por energía procedente de Fuentes renovables producida in situ o en el entorno. A nivel español a fecha de hoy aún no existe ninguna legislación que transponga esta directiva europea en normativa, ni para nuevas edificaciones y menos aún para rehabilitaciones.
Para la cuantificación del objetivo principal se ha establecido una definición provisional de NZEB pensada para Badia del Vallès. Se trata de obtener una calificación energética con la aplicación del programa oficial HULC con los siguientes valores:
- Demanda energética de calefacción: B
- Consumo de Energía primaria no renovable: A
- Demanda energética de refrigeración: B
- Emisiones de CO2eq: A
Materiales y métodos
Tipologías y modelos edificatorios
El parque edificado de Badia del Vallès está formado por un total de 5.372 viviendas repartidas en 208 edificios los cuales se pueden catalogar según tres tipologías principales abarcando el 90% del total, el bloque Alcalà, el bloque Estrella y el bloque en H. Estas tres tipologías están estructuradas según diferentes orientaciones y alturas, generando situaciones diferentes dentro de una misma tipología.
Metodología
Para evaluar los efectos de las propuestas de mejora sobre los consumos energéticos y las emisiones de CO2eq, se han realizado simulaciones energéticas con el software EnergyPlus, que permite modificar los perfiles de uso, la ocupación, las temperaturas de consignas de calor y frio, así como la ventilación según hábitos reales. El modelo de trabajo ha seguido la metodología bottom-up, es decir, a partir de un estudio detallado y la modelización de un número limitado de edificios reales, el estudio intenta definir el funcionamiento de un edificio medio, que sea extrapolable al conjunto de las edificaciones del municipio. Previamente se ha realizado una caracterización de las edificaciones existentes, estableciendo tipologías por usos, modelos constructivos y características del emplazamiento. Los resultados obtenidos de la simulación se han contrastado con los consumos reales de las viviendas del municipio con el fin de verificar la validez de los datos obtenidos y, el rango de ajuste entre éstos y la realidad.
La simulación del comportamiento de los edificios se ha realizado siguiendo los siguientes pasos:
- Determinación de las tipologías y sistemas constructivos utilizados: búsqueda de fuentes documentales y visitas in situ del bloque de las viviendas.
- Elaboración de un cuestionario básico y evaluación de los resultados para determinar los perfiles de ocupación, la distribución de sistemas de climatización, cocina y producción de ACS.
- Simulación del estado inicial con el programa EnergyPlus, con ocupaciones, temperaturas de consigna y horarios de acuerdo al uso real de las viviendas (2 perfiles de uso):
- Perfil A: ocupación permanente, principalmente concebida como vivienda de gente mayor y/o familias con al menos un adulto sin ocupación laboral externa.
- Perfil B: ocupación intermitente, concebida como vivienda en la cual durante algunas horas al día no hay nadie debido a una ocupación laboral externa.
- Verificación de los datos de consumo simulados, según el punto c) con los datos de consumo reales facturados.
- Simulación de los edificios existentes con el programa oficial HULC y definición de la combinación de medidas de mejora a aplicar para conseguir el objetivo B-B-A-A.
- Simulación (EnergyPlus) del estado final del edificio una vez aplicadas las medidas de mejora. Cálculo de los consumos finales y determinación del ahorro ambiental y económico.
- Determinación de los sistemas de energías renovables a instalar.
- Cálculo de la reducción de los consumos de energía primaria y emisiones de CO2 eq asociadas.
Resultados
Para transformar un conjunto residencial de los años 70 en un conjunto de edificios NZEB, es necesario aplicar una estrategia global que incluya todas las opciones de mejora energética disponibles. El presente estudio muestra la necesidad de actuar sobre la demanda, mejorando las prestaciones de la envolvente e incorporando sistemas de generación de energías renovables tanto solar-térmica como fotovoltaica. Por lo contario, en referencia a la mejora de la eficiencia energética de las instalaciones, en especial el cambio de calderas convencionales a otras de condensación, solo resulta significativo en el caso de tener demandas altas, perdiendo su potencial de ahorro una vez la demanda se ve reducida. En este sentido, los posibles incentivos para la compra de equipos de mayor eficiencia deberían reservarse para la sustitución de equipos obsoletos una vez acabada su vida útil. Otro posible eje de mejora de la eficiencia energética como la reducción de la demanda de ventilación mediante la recuperación de calor en edificios residenciales solo tiene sentido en situaciones de clima muy fríos, no resultando de utilidad en el presente caso de estudio. De acuerdo a estas consideraciones, las actuaciones propuestas, pasivas y activas, incluyen los siguientes aspectos:
- Mejora de la envolvente térmica: Comprende el aislamiento exterior de fachadas y cubiertas y la substitución de las ventanas y sistematización de las protecciones solares.
- Incorporación de producción solar térmica para la producción de agua caliente sanitaria (ACS): Se aprovecha la cubierta del edificio para la producción de agua caliente sanitaria distribuida mediante intercambiadores individuales en cada vivienda.
- Incorporación de producción eléctrica fotovoltaica: Se prevé el aprovechamiento de la superficie libre que deje la instalación solar térmica con energía solar fotovoltaica para reducir el consumo de energía primaria y de emisiones asociadas.
La actuación de rehabilitación energética para alcanzar el objetivo NZEB teniendo en cuenta las intervenciones de mejoras necesarias, requiere una inversión promedio de 10.500 € por vivienda, que representa una inversión cercana a los 60 millones de euros para la totalidad del conjunto de viviendas del municipio de Badia del Vallès.
La rehabilitación energética del parque edificado también produce impactos económicos indirectos, sociales y ambientales los cuales es importante tener en consideración. En estos, se incluyen la mitigación de la pobreza energética que a la vez, permite una mejora de la salud de las personas, y la mejora ambiental del entorno derivada de la intervención arquitectónica y del uso de energías renovables. Se presentan los resultados para el Perfil de ocupación A, puesto que es muy mayoritario en el municipio (más del 80% de viviendas). Para el estudio se ha considerado la inversión total según tipología de edificio teniendo en cuenta 3 escenarios de rentabilidad y retornos: 0% y 50% de subvención pública.
Para estudiar el encaje financiero de las actuaciones se ha realizado una prospección sistematizada de instrumentos financieros mediante la celebración de reuniones y análisis de 51 entidades distintas. Estas se pueden dividir en fuentes de financiación tradicionales (Capital Risc – Fondos de inversión especializados y financiación bancaria) o fuentes de financiación alternativas (Banca Ética i Social, crowfunding, crowlending y equitycrowfunding), analizando que parámetros aceptarían para la financiación de las inversiones. Se han estudiado los parámetros de titularidad, tipología de proyecto (mejoras activas, pasivas o energías renovables), plazos de financiación, tipos de interés a aplicar, garantías e importes máximos a financiar. Por otra parte también se ha considerado la posibilidad de financiación pública a partir de fondos europeos (FEDER, PLAN JUNCKER), estatales (PAREER, PLAN VIVIENDA), autonómicos (ICAEN, Secretaria Habitatge) y locales con el objetivo de que el usuario no soporte cargas económicas adicionales derivadas del proyecto. Con la realización de las actuaciones se conseguiría una reducción del 68% de la demanda de calefacción, del 75% del consumo de energía primaria y del 74% de las emisiones de CO2 eq, aunque para mejorar las condiciones de confort de los usuarios de las viviendas se incrementaría ligeramente el consumo para refrigeración (9%). En el municipio de Badia del Vallès esto implicaría un ahorro de 23 GWh/año y de 4.200 tCO2eq/año.
Discusión y conclusiones
Con la caracterización del parque edificado se ha podido observar que las viviendas tienen demandas y consumos energéticos bajos, inferiores a los previstos según la tipología y época de construcción, debido a la tecnología y materiales que se emplearon en su construcción. En este caso, los bajos valores iniciales de consumo hacen que la intervención para alcanzar los objetivos NZEB produzca pay-back de 40-50 años a pesar de que los ahorros son elevados (superiores al 68%). Este hecho motiva que el proyecto requiera de subvenciones públicas superiores al 60% para plantear períodos de retorno inferiores a 20 años. Por lo tanto, este modelo puede ser viable de forma puntual para intervenciones poco numerosas, pero no puede ser aplicado a un conjunto de viviendas con consumos, tipologías constructivas y clima similares al estudiado. Aun así, el estudio tiene una alta replicabilidad, sobre todo en aquellos edificios de viviendas dónde el consumo energético inicial es alto ya que la rehabilitación energética NZEB puede financiarse en gran parte con el ahorro conseguido gracias a la intervención o bien cuando se superponga con otras actuaciones, por ejemplo si existen problemas estructurales o de acabados que hay que solventar, aplicar criterios NZEB solo supondría el incremento del coste sobre la actuación inicial.
El concepto NZEB se haría más viable si con ello se aporta valor patrimonial al edificio, para ello el mercado debe integrarlo como tal. Actualmente la Certificación Energética de edificios no mejora sus condiciones de mercado. Otros valores que aporta la rehabilitación NZEB es la mejora de las condiciones de confort i habitabilidad de la población usuaria de las viviendas. Es un instrumento para reducir la pobreza energética en un municipio, debido a la reducción de consumos que implica, así como de luchar contra la exclusión social y poner en valor la capacidad de innovación del municipio. A nivel de financiación, destacar que los plazos máximos que manejan la mayoría de entidades financieras de financiación alternativa son inferiores a 5 años, salvo un fondo cooperativo y la banca ética, que aceptan períodos superiores a 5 años y entre 15-20 años respectivamente. Las fuentes de financiación tradicionales aceptan plazos máximos de financiación de entre 10 y 15 años. Los importes máximos fuera de las fuentes de financiación tradicional son de 500.000 €, mientras que las fuentes de financiación tradicional y la banca ética acepta importes más elevados. Es remarcable el hecho de que muchas entidades / instrumentos de financiación no acepten la financiación de mejoras pasivas y no pongan ningún impedimento para financiar mejoras activas. La titularidad de los edificios también es un factor clave, estando limitada la titularidad pública a la banca tradicional o la banca ética y quedando la titularidad privada en formato ESE o constructora fuera de la financiación de la banca tradicional y crowfunding.
Referencias
- Disseny d’estrategies nZEB integrals per a municipis metropolitans. Associació LIMA, AMB (2016)