El informe de la iniciativa europea Scalable Cities titulado ‘Modelos de negocio de ciudades inteligentes europeas’ identifica modelos de negocio y de financiación de smart city viables, con especial atención a los distritos de energía positiva (PED, por sus siglas en inglés) inteligentes. Para ello, ha profundizado en las cadenas de valor y servicios, los obstáculos, los requisitos previos y las posibles estrategias y mecanismos para escalar y comercializar los modelos en base a las lecciones aprendidas en una serie de proyectos faro.
El programa Horizonte 2020 ha invertido 381 millones de euros en proyectos de la iniciativa europea Smart Cities and Communities (SCC), que han movilizado un total de 446 millones. Lanzada en 2015, ha reunido a 120 ciudades y 515 socios en 18 asociaciones innovadoras que han probado, evaluado y escalado más de 550 soluciones inteligentes en entornos reales.
En 2022, Horizonte Europa reforzó esta iniciativa con dos nuevos proyectos centrados en los distritos de energía positiva. Esta experiencia acumulada contribuye al desarrollo de la misión europea de ciudades inteligentes y climáticamente neutras.
Distritos de energía positiva inteligentes
El informe publicado tiene la finalidad de identificar, comprender y destacar modelos de negocio y de financiación de smart city viables. En este sentido, evalúa 12 consorcios faro y pone como ejemplo 13 modelos de negocio que han contribuido a la expansión y escalado de proyectos.
Las iniciativas analizadas proporcionan ejemplos de soluciones implementadas para brindar infraestructuras o servicios que aborden los desafíos y traten de cumplir los objetivos de un distrito de energía positiva inteligente.
Los PED inteligentes se caracterizan por la autosuficiencia energética, un balance de cero emisiones de CO2 y por la gestión inteligente de la energía. Están configurados por varios bloques de edificios con componentes, herramientas digitales y servicios que están conectados, con las energías renovables y el autoconsumo como protagonistas.
Entre los elementos que se han abordado en los proyectos de la iniciativa SCC, se encuentran la movilidad y el transporte. Desde 2019, se ha puesto el foco en la infraestructura de recarga de vehículos eléctricos como parte de la red inteligente.
Las estaciones deben permitir la carga bidireccional para apoyar la estabilización de la red y permitir que los vehículos eléctricos (coches, bicicletas, autobuses y camiones de servicios públicos) actúen como baterías itinerantes. El almacenamiento de energía es crucial para equilibrar la producción y el consumo de energía, así como para fomentar el autoconsumo.
Además, las herramientas de conectividad e interoperabilidad desempeñan un papel crucial a la hora de mejorar la flexibilidad de la red y permitir el comercio local de energía, fomentando así el crecimiento de las comunidades energéticas y los prosumidores. En cuanto a las soluciones de medición inteligentes, ofrecen datos que ayudan a detectar el nivel requerido de confort y a optimizar la oferta y la demanda de energía.
Modelos viables de los proyectos faro
Uno de los proyectos faro analizados en el informe es MatchUP, que ha utilizado un modelo de financiación público-privado para instalar una planta fotovoltaica de 100 kWh para autoconsumo en el tejado de un edificio público de la ciudad española de Valencia.
Ha promovido la participación activa de la ciudadanía a través del crowdfunding, ofreciendo un retorno de la inversión y la oportunidad de contribuir a la transición energética. Además, ha llevado a cabo acciones de concienciación sobre la reducción del consumo de energía y comportamientos energéticamente eficientes. Para mantener el compromiso de la población, ha resultado clave la campaña de comunicación continua que se ha realizado para promover la iniciativa.
Esta misma iniciativa también ha tenido Dresde (Alemania) como escenario, donde se ha probado un modelo de electricidad para inquilinos que permite el consumo de energía generada localmente a partir de un sistema fotovoltaico de un edificio para animar a programar el consumo de energía en horarios de bajo precio y alta disponibilidad de energía renovable. Como resultado, se ha conseguido reducir el consumo y se ha aliviado la red.
El proyecto SPARCS ha diseñado un modelo de servicio completo de recarga de autobuses eléctricos para Espoo (Finlandia), impulsado por energías renovables, que servirá como banco de pruebas para el transporte de la región de Helsinki. Además, ha impulsado en Leipzig (Alemania) la gestión eficiente de la demanda de calefacción usando dispositivos y aplicaciones inteligentes, como válvulas automatizadas, termostatos inteligentes, apps de usuario y software de gestión energética.
La iniciativa +CityxChange ha evaluado y calculado los posibles beneficios y/o riesgos financieros de la inversión en generación renovable local para distritos de energía positiva en Trondheim (Noruega), así como ha creado en Limerick (Irlanda) un prototipo de turbina hidroeléctrica fluvial flotante para la generación de energía renovable a nivel de distrito, una solución viable para las ciudades europeas que aspiran a alcanzar la descarbonización.
En IRIS las aplicaciones V2G (Vehicle-to-Grid) funcionan como unidades de almacenamiento o baterías móviles integradas en la red eléctrica en el distrito de energía positiva de Utrecht (Países Bajos) con el objetivo de almacenar el excedente de energía generada a partir de renovables y redistribuirla para alimentar, por ejemplo, el alumbrado urbano. Los vehículos eléctricos también desempeñan un papel clave en la gestión de la energía: en una aplicación bidireccional, estos vehículos pueden devolver energía a la red y contribuir a su estabilización.
En el marco del mismo proyecto, las baterías reacondicionadas de autobuses de Gotemburgo (Suecia) se ensamblan en unidades de almacenamiento eléctrico dentro de varios edificios y forman parte de una microrred que incluye varias estaciones de recarga para vehículos eléctricos y que es gestionada por un sistema inteligente.
Dentro de la iniciativa Atelier, el distrito de energía positiva Buiksloterham de Ámsterdam (Países Bajos) produce energía renovable y una microrred inteligente gestiona el suministro mediante el almacenamiento de energía y la conexión con la red pública. Además, ha establecido una plataforma de mercado energético local que interactúa con la red y donde los residentes actúan como prosumidores. Este barrio aspira a crear un área mixta para edificios residenciales y terciarios, con el tráfico restringido y un sistema de uso compartido de vehículos y bicicletas eléctricas.
La solución de gestión energética del proyecto Response en Dijon (Francia) incluye la producción local y el almacenamiento de energía para autoconsumo, así como termostatos inteligentes para impulsar la transición hacia fuentes de energía renovables y reducir la demanda energética. La predicción de la demanda basada en inteligencia artificial (IA) optimiza el sistema. En Turku (Finlandia), el mismo proyecto ofrece calefacción como servicio para edificios públicos y residencias de estudiantes.
Por último, el consorcio de Ruggedised ha contribuido al desarrollo de una plataforma de datos como portal y un marketplace en Róterdam (Países Bajos) con servicios y aplicaciones de datos urbanos de proveedores públicos y privados de confianza. De este proyecto se concluye que la ciudad debe garantizar la soberanía de los datos, mantener el control público y asegurar la disponibilidad de datos abiertos. También ha desarrollado un programa de formación sobre las claves de las estrategias de innovación y digitalización exitosas para comunidades, ciudades y regiones.
Lecciones aprendidas
Las soluciones y procesos implementados en los proyectos analizados han tenido resultados positivos: incremento de la flexibilidad de la red con fuentes de energía renovables, mejor gestión de la carga máxima mediante la recarga bidireccional de vehículos eléctricos, aumento del autoconsumo con energías renovables locales, optimización de medidas de eficiencia energética a partir de sistemas de gestión basados en IA, alineación de la generación y el consumo de energía, abordar la pobreza energética en los edificios residenciales públicos, reciclaje de baterías de automoción usadas, sandboxes para el desarrollo de un marco legal y reducción de emisiones de gases de efecto invernadero.
El documento concluye que se han encontrado desafíos al escalar las soluciones innovadoras desde el nivel de distrito al de ciudad debido a la falta de énfasis en la expansión y el modelo empresarial. Entre los elementos que pueden llevar las soluciones de PED inteligente de una fase piloto controlada a la viabilidad comercial, figura la integración e interoperabilidad de tecnologías, infraestructura y servicios, así como la creación de asociaciones públicas-privadas innovadoras compuestas por ciudades, empresas e inversores.
Asimismo, el informe recomienda fomentar la preparación para el mercado mediante marcos estratégicos y un ecosistema de innovación, además de definir roles municipales. Las ciudades pueden impulsar los sandboxes regulatorios y, en el caso de los municipios más pequeños, con menos recursos, es vital ofrecer herramientas, modelos y procesos estandarizados. La colaboración entre plataformas también permite aprovechar al máximo el potencial de los proyectos de ciudades inteligentes a través del intercambio de conocimientos y experiencias.