Los cinco casos analizados de redes de climatización en Cataluña han sido muy diversos (residencial, servicios, edificios municipales, parque tecnológico…) y esto ha conllevado el uso de distintas metodologías de estudio. Estas varían en el nivel de detalle en función de la complejidad del caso, los distintos tipos de consumidores y su progresión de demanda e interacción entre diferentes fuentes energéticas y esquemas de precios.
Se ha determinado que un factor crucial en el análisis de la viabilidad de una red de distrito es la definición adecuada de la demanda, con perfiles bien definidos y considerando el ritmo de conexión de edificios a la futura red de distrito. En segundo lugar, se debe hacer un análisis íntegro de los recursos locales de energías renovables y de las tecnologías más eficientes para utilizar estos recursos adecuadamente.
Más competitiva una red que calderas individuales
Si ampliamos el enfoque a nivel regional, los visores desarrollados en el proyecto permitirán el análisis inicial de la viabilidad de instalación de una red de distrito en un área concreta, contribuyendo a tener una valoración inicial de la demanda y de los recursos disponibles e identificando potenciales oportunidades para su implantación.
Tras dichos análisis se ha visto igualmente que la integración de energías renovables en una gran red de frío y calor existente es una opción viable. También que una red en el sector residencial con bajo consumo es una solución competitiva comparada con una caldera individual en cada apartamento, ya que los gastos fijos y de mantenimiento durante la vida útil del edificio hacen que la solución individual sea mucho más cara que una de redes.
Esta viabilidad depende de las condiciones locales, como por ejemplo la demanda, los metros de tubería o el coste de la solución alternativa. Por lo tanto, es difícil generalizar sobre la viabilidad de una red de distrito sin tener en cuenta las condiciones específicas de cada caso, por lo que se requiere de un estudio detallado para cada situación.
Cuatro casos, tres visores
En el proyecto SmartReFlex, además de Cataluña, participan otras cinco regiones europeas: Kerry y Tipperary (Irlanda), Schleswig-Holstein y Baden-Württemberg (Alemania), y Emilia-Romagna (Italia). La representación en Cataluña corre a cargo del Institut Català del Sòl (Incasòl) y el Institut de Recerca en Energia de Catalunya (IREC).
La herramienta principal para alcanzar los objetivos y conclusiones reseñados ha sido la creación de un grupo de trabajo (task force) que ha desarrollado una estrategia para promover la mejora del marco legal en Cataluña, la integración de redes de distrito en los planeamientos locales y regionales y el estudio y apoyo de la integración de energías renovables en sistemas existentes o nuevos.
A lo largo del proyecto se han desarrollado varios seminarios de capacitación y se han estudiado cinco casos muy dispares, ya sea por el análisis efectuado o por el tipo y dimensiones. Se ha dado soporte al desarrollo de una red de distrito en un polígono industrial de Granollers (Barcelona) y en un distrito residencial de alta eficiencia energética (L’Estrella) en Badalona (Barcelona). En este último también se ha analizado la viabilidad técnica y económica de la red de distrito de frío y calor.
De redes locales a grandes redes
Por lo que respecta a redes de distrito con consumidores terciarios, se ha realizado desde el estudio de una pequeña red local para suministrar a cuatro edificios municipales de Sant Joan les Fonts (Girona), como la ampliación solo con energías renovables de una gran red de distrito de frío y calor existente en el parque tecnológico Parc de l’Alba, en Cerdanyola del Vallés (Barcelona).
Por otro lado, se ha creado un conjunto de tres visores de demanda, recursos energéticos locales y zonas climáticas para facilitar a los planeadores urbanísticos el desarrollo de redes de distrito en nuevas áreas. El detalle del análisis de cada caso de estudio ha variado en función del estado de desarrollo del proyecto y de su complejidad. IREC ha realizado los estudios energético-económicos utilizando, entre otras herramientas, el software EnergyPRO, desarrollado por la empresa EMD International A/S.
Sí en Badalona
Granollers es un municipio cercano a Barcelona que quiere instalar una red de distrito de calor en dos de sus polígonos industriales, Congost y Jordi Camp, y ha incluido este proyecto en su plan de acción municipal. Su objetivo es promover la recuperación de calor industrial y el uso de fuentes locales como el biogás. Al identificar sinergias entre los objetivos del ayuntamiento de Granollers y el proyecto SmartReFlex, desde este se ha dado apoyo al municipio y se han realizado actividades conjuntas de promoción de esta tecnología.
En el barrio de l’Estrella, en Badalona, se ha analizado la viabilidad de instalar una red de distrito de frío y calor que suministrará energía a cinco edificios residenciales y a un equipamiento público. Este sector está promovido y desarrollado por un consorcio público creado entre el Ayuntamiento de Badalona y el Incasòl.
Cien por cien renovable, cien por cien competitiva
Tras descartar la red de distrito de frío en este último caso, debido a la baja demanda en el sector residencial, se ha desarrollado un estudio de viabilidad de la red de calor, considerando dos calderas de biomasa o una caldera de biomasa complementada con un campo de captadores solares térmicos (Figura 1).
El estudio concluye que una red de calor cien por cien renovable es una solución competitiva económicamente comparada con otras tecnologías convencionales basadas en combustibles fósiles. Además, se ha demostrado que es una opción factible en un barrio residencial de consumo casi nulo en un clima mediterráneo.
El potencial de Sant Joan les Fonts
Sin embargo, la pequeña red local de biomasa prevista en Sant Joan les Fonts, en el norte de Cataluña, que debía suministrar calor a un colegio, una guardería, una escuela de bellas artes y a un centro cívico, no ha resultado ser una solución competitiva considerando únicamente energías renovables. El coste de la energía del sistema centralizado es superior al coste energético del sistema actual de calderas individuales de gas natural.
La falta de viabilidad económica en este caso se atribuye principalmente a las pocas horas de operación asociadas a los edificios consumidores, que no justifican la centralización del sistema de calefacción. Se estudió la opción de una central con dos calderas de biomasa o una central con dos calderas de biomasa complementadas con un campo de paneles solares térmicos. Aunque sigue sin ser favorable económicamente, estas opciones suponen un ahorro de emisiones de CO2 y de energía primaria no renovable.
Esta pequeña red local se enmarca en un proyecto de ámbito comarcal, donde se quiere primar la explotación de la biomasa local y la dinamización social y económica de la comarca de La Garrotxa. Por lo tanto, este estudio no excluye la posibilidad de viabilidad de otras redes de distrito en la comarca donde los perfiles de consumos tengan una mayor duración.
Sí en Cerdanyola del Vallés
Otro de los casos estudio ha sido la integración de energías renovables en la ampliación de una red de frío y calor existente. Parc de l’Alba-Barcelona Synchroton Park, en Cerdanyola del Vallés, es un parque tecnológico en desarrollo, en el que se ubica el acelerador de partículas Sincrotrón ALBA, además de diferentes oficinas y servidores. Es un sector promovido por un consorcio público constituido entre el Ayuntamiento de Cerdanyola del Vallés e Incasòl.
En la actualidad dispone de una red de distrito de frío y calor con una planta central con tres motores de cogeneración, dos máquinas de absorción de simple y de doble efecto, una caldera de gas natural y una enfriadora eléctrica, complementada con una acumulación de frío.
Desde el inicio se plantea la extensión a medida que la demanda del parque crezca. Actualmente, la demanda de frío es de 22 gigavatios hora (GWh), muy superior a la de calor (1,4 GWh), y se espera que en el año 2030 se incremente a 137 GWh de frío y 3 GWh de calor.
Empleo de solar-biomasa
En el proyecto SmartReFlex se ha estudiado la ampliación de esta red considerando la explotación del biogás generado localmente en un vertedero hasta 2019, así como la creación de una nueva central a partir de 2020 exclusivamente con energías renovables. Para esto se han considerado dos escenarios, uno con concentradores solares cilíndrico-parabólicos y calderas de biomasa que alimentarán mediante vapor a las máquinas de absorción generadoras de frío (escenario SCBC, figura 3), y otro basado en bombas de calor geotérmicas y paneles fotovoltaicos de apoyo y calderas de biomasa con máquinas de absorción como respaldo (escenario GSHP, figura 2).
Estos escenarios se han simulado con el software EnergyPRO, creando primero un modelo de base de la operación de la planta actual, que ha sido validado con datos reales. En este caso de estudio se ha contemplado el incremento de la demanda con el tiempo y la combinación de diferentes fuentes energéticas y tecnologías, así como diferentes fuentes de ingresos relacionadas con la venta de electricidad, frío y calor a diversos tipos de agentes.
Los resultados obtenidos muestran que mediante la tecnología geotérmica (GSHP) se emitirán menos emisiones de dióxido de carbono locales (18% menos en 2030). Sin embargo, en cuanto al balance de energía primaria, la opción SCBC será más ventajosa, con un ahorro del 13% en 2030. Este último escenario, con los concentradores solares cilíndricoparabólicos y calderas de biomasa conectados a máquinas de absorción, es el más favorable económicamente.
Cabe mencionar que la contribución de la energía solar para cubrir la demanda de frío es muy baja (2%), debido a que se ha limitado la superficie de captación solar en ambos casos (fotovoltaica en GSHP y solar térmica de concentración en SCBC) a la de tejado disponible.
Reconocimientos: — El programa EnergyPRO ha sido facilitado por EMD International A/S para SmartReFlex para el desarrollo de los estudios energético-económicos de los casos analizados.
Se agradece la colaboración en la redacción de este artículo del equipo del Incasòl, socios, juntamente con IREC, del proyecto.
—Saad Saleem (saadsaleem2005@gmail.com), estudiante del KIC InnoEnergy RENE Program, ha desarrollado su master thesisbasada en el caso de estudio de Parc de l’Alba en el marco de SmartReFlex. Los resultados de su trabajo se han empleado para este artículo.
—Más información sobre los casos de estudio, así como las conclusiones en aspectos legales, contractuales, financieros y de planeamiento en la web del proyecto: www.smartreflex.eu.
Cuadro 1
Panorama en España
En 2016 se censaron en España 306 redes de distrito de frío y calor, que suministran energía a más de 4.000 edificios, según el censo efectuado por la Asociación de Empresas de Redes de Calor y Frío (Adhac). Calculan que estas redes suponen un ahorro de 180.000 toneladas de dióxido de carbono al año, así como un ahorro medio del 82% en consumo de combustibles fósiles.
Cataluña es la comunidad con más redes censadas, 103, y, al igual que en el resto de España, la tendencia ha ido al alza. En la región hay una potencia instalada de 436 megavatios (MW), correspondiendo a un 36% del total de España. El 90% a nivel estatal son de calor, pero las redes de calor y frío son las que tienen la mayor potencia instalada.
El consumidor principal son edificios terciarios y, en lo que respecta a la integración de energías renovables, están presentes en un 73% de las redes, mayoritariamente con biomasa. En Cataluña este porcentaje llega hasta el 88%, aunque si se mide por potencia instalada este porcentaje baja hasta el 31%, ya que se trata principalmente de redes pequeñas.
Cuadro 2
Redes que reducen el consumo de energía y ahorran emisiones
Aunque en España los sistemas de calefacción y refrigeración más habituales son los individualizados, en los últimos años se han incrementado el número de redes de distrito de frío y calor: sistemas de calefacción y refrigeración centralizados, que distribuyen la energía a través de una red de tuberías desde una central de generación hasta varios consumidores repartidos en un territorio.
Este aumento está motivado por la facilidad que presentan las redes para utilizar los recursos energéticos locales, ya sean fuentes renovables o calor residual, así como una operación más eficaz del sistema de producción de energía. En las centrales se instalan equipos de mayor potencia que pueden operar más eficientemente, durante más horas, suministrando energía a los distintos tipos de clientes que presentan perfiles de demanda diferentes y muchas veces complementarios.
La reciente estrategia de la Unión Europea relativa a la calefacción y refrigeración, promovida por la Comisión Europea dentro del paquete de medidas Energía Limpia para Todos lo Europeos, considera las redes de distrito de frío y calor como un elemento clave para reducir el consumo de energía primaria y las emisiones de dióxido de carbono.
