Comunicación presentada al III Congreso Ciudades Inteligentes:
Autores
- Fernando Alvarez García, Jefe de Servicio de Planificación y Modernización, Ayuntamiento de Gijón
- Enrique Rodríguez Martín, Jefe Departamento Iniciativa Internacionales, Ayuntamiento de Gijón
Resumen
Gijón se encuentra en pleno proceso de cambio en su modelo urbano energético acorde con lo dispuesto en distintos documentos europeos y en su Plan de Acción de Energía sostenible desarrollado en el marco de su adhesión al Pacto de los Alcaldes. En síntesis, Gijón se ha marcado como objetivos: el ahorro energético a través de la mejora de la eficiencia energética; la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero; y el aumento de uso de energías renovables. En el momento presente, esta estrategia centrada actualmente en el alumbrado público, pues representa un 65-70% del total de la energía consumida en la ciudad, y en los edificios públicos, pues permitiría optimizar el funcionamiento de sus instalaciones y mejorar la eficiencia energética global de los mismos. La transformación se lleva a cabo a través de un uso intensivo de las Tecnologías de la Información y Comunicación: Plataforma de IoT. El desarrollo de estas actuaciones está siendo posible pues la ciudad cuenta con el apoyo del Fondo Europeo de Eficiencia Energética.
Palabras clave
Energía, Modelo Urbano Energético, Plan de Acción de Energía Sostenible, Pacto de los Alcaldes, FEDER, Fondo Europeo de Eficiencia Energética, Internet de las Cosas, Plataforma IoT
Introducción
La demanda de energía de las ciudades son una fuerza motriz de las emisiones de CO2 en las economías de la Unión Europea. Los Estados Miembros de la Unión Europea se comprometieron inicialmente con los objetivos 20/20/20, para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en un 20%, aumentando el uso de energías renovables en un 20%, y reduciendo el consumo de energía a través de la mejora de la eficiencia energética en un 20%. Posteriormente, los Estados de la Unión Europea renovaron y ampliaron esos objetivos. Tras una consulta auspiciada por el Comité Europeo de las Regiones, e impulsada por la Comisión Europea y la Oficina del Pacto de los Alcaldes, se asumieron los siguientes hitos para el año 2030: reducir en al menos un 40% de las emisiones de CO2 y gases de efecto invernadero, y además se apoyó la integración de las estrategias de atenuación del cambio climático y adaptación de éste dentro de un marco común.
Gijón, ciudad firmante del Pacto de los Alcaldes decidió abordar un cambio de su modelo energético. Y desarrollar una serie de proyectos con el citado objetivo.
Descripción del Proyecto
Tras un proceso de reflexión y evaluación interna, se decidió abordar un proyecto de modernización del alumbrado público y edificios:
Alumbrado público
- Reemplazando las luminarias actuales (antiguas, de alto consumo), por otras eficientes en tecnología LED.
- Incorporando un dispositivo de control en cada poste de alumbrado, que permita la operación y monitorización remota de la nueva lámpara
- Estableciendo una red mallada de comunicaciones IoT (Internet de las Cosas), usando como nodos los propios dispositivos de control de cada poste e instalando concentradores a modo de enlace entre la ciudad y los sistemas de gestión.
La iniciativa se complementa con el despliegue de una plataforma M2M (máquina-máquina) que permite la gestión de toda la red IoT así como su integración con los sistemas de gestión municipales, entre los que se añadirá una nueva plataforma de gestión de alumbrado inteligente que aproveche todo el potencial de la nueva infraestructura.
El alcance de este proyecto incluye el despliegue de una infraestructura del internet de las cosas (IoT), una plataforma M2M (machine to machine o máquina-máquina) y de gestión de la ciudad, bajo la modalidad de servicio en la nube, con soporte multientidad de forma que la misma infraestructura puede ser utilizada por múltiples servicios municipales y reutilizada por múltiples municipios, al incorporase bajo la modalidad de servicio en la nube. Dada la limitación presupuestaria de la convocatoria se incorpora el sectorial para la gestión inteligente del alumbrado público dado que la red IoT se instala sobre la infraestructura de alumbrado, siendo el primer vertical que se incorpora en el modelo de servicios públicos inteligentes al que se irán incorporando el resto de verticales de la ciudad.
Este proyecto se desarrolla en la ciudad por fases, la primera circunscrita a un piloto en una zona de la ciudad; una segunda en el marco del Proyecto aprobado por Red.es en el marco de la convocatoria del programa de Ciudades Inteligentes de la Agenda Digital para España financiado por el PO Crecimiento Inteligente (FEDER 2014-2020); y una tercera que se extenderá al total de la ciudad con cargo al Fondo Europeo de Eficiencia Energética (FEEE).
¿Por qué iniciar el proyecto de cambio de modelo con el alumbrado público?
Por las siguientes razones, en primer lugar, porque el Alumbrado público representa un 65-70% del total de la energía consumida en una ciudad; en segundo término, porque el 65% del Alumbrado Europeo es altamente ineficiente; y finalmente, porque España es un país con los mayores derroches energéticos debidos al alumbrado público. Nuestros vecinos Francia y Alemania consumen, respectivamente, 91 y 43 y España consume 116 Kwh/ habitante al año.
En este sentido, un proyecto de Smart City en la dimensión de Alumbrado público es mucho más que cambiar una bombilla. Somos conscientes de que la mayoría de municipios tienen en marcha planes para sustituir los puntos de luz incandescentes de las farolas y semáforos por otros más eficientes. Este simple gesto ha comportado un importante ahorro tanto en el gasto de inversión global y no puede ser ignorado, pero no puede ser por ello considerado una iniciativa Smart. En definitiva, la aplicación de los beneficios Smart al alumbrado público implica mucho más que cambiar los puntos de luz de una Ciudad puesto que debe aunar todas estas características:
- Incorporación de sensores que permitan el autorregulado del encendido y la intensidad de la luz en función de la hora del día o el número de peatones
- Gestión inteligente del alumbrado avisando de incidencias en tiempo real
- Optimización del coste del mantenimiento orientando la mejor distribución de los recursos
- Facilitar información sobre aquellos indicadores clave de una ciudad sostenible (grado de humedad, temperatura, contaminación e incluso del ruido).
- Proporcionar a los diferentes gestores públicos disponer de una mayor información en tiempo real para su toma de decisiones.
- Poder controlar las tareas reportadas por la Contrata, contrastándolas con el histórico de incidencias detectadas automáticamente para una correcta gestión del contrato con la concesionaria.
- Aprovechar la red de alumbrado para establecer una infraestructura de comunicaciones de ciudad que permita el despliegue posterior de nuevas aplicaciones de smart city.
Gestión inteligente en edificios
Como en el caso del alumbrado, el proyecto se desarrolla por etapas: una primera con cargo al proyecto presentado a la ya citada convocatoria de Red.es y una segunda con cargo al también enunciado Fondo Europeo de Eficiencia Energética (FEEE).
El objetivo del proyecto piloto la actuación sobre la gestión inteligente de 5 edificios públicos municipales es optimizar el funcionamiento de sus instalaciones y mejorar la eficiencia energética global del edificio. Se incorpora a la sociedad civil y al comercio de la ciudad. Se incluyen 100 viviendas particulares y 150 comercios que podrán incorporarse voluntariamente para fomentar la aplicación de TIC en los hogares y en los comercios.
Según la Orden ITC/3860/2007, de 28 de diciembre se establece la sustitución de los equipos de medida o contadores eléctricos analógicos por los digitales, con capacidad de telemedida y telegestión. El plazo máximo establecido para llevar a cabo tal sustitución tiene como fecha 31 de diciembre de 2018. A partir de esa fecha todos los suministros en el territorio nacional poseerán el nuevo equipo de medición. El uso de las Tecnologías de la Información y la Comunicación son de vital importancia para la implantación de la nueva red eléctrica inteligente, ya que permitirán desarrollar aplicaciones que exploten al máximo la información obtenida de los Smart Meters. Esto permitirá una gestión más eficiente de la energía. Los usuarios finales, por su parte, tendrán un mayor control sobre su consumo. El proyecto SmartMetering tiene como finalidad permite analizar los datos obtenidos de los medidores inteligentes de consumo para proporcionar a los gestores energéticos de los edificios, particulares en sus viviendas o comerciantes en sus negocios información detallada que les permita optimizar las labores de gestión, supervisión y mantenimiento de las instalaciones.
La gestión inteligente de un edificio se consigue no sólo mediante la gestión integral y automática de las instalaciones si no que, además, es necesario tener en cuenta otros factores como el consumo energético de los sistemas, el nivel de ocupación del edificio, su comportamiento térmico o los hábitos de los usuarios. Disponer de toda esta información con el nivel de detalle suficiente y en tiempo real es complicado, principalmente debido a la hermeticidad y falta de estandarización de las tecnologías empleadas en este tipo de instalaciones. Por ello, los sistemas de gestión tradicionales disponibles comercialmente se limitan prácticamente a la gestión automática de las instalaciones de forma agrupada –no integrada- según una programación horaria.
En este proyecto se propone el desarrollo e implantación de una herramienta basada en las TICs que utilice estándares abiertos y que permita gestionar de manera integrada y automática las instalaciones (climatización/ventilación, iluminación y cargas eléctricas) en función de parámetros ambientales, de consumo y de presencia de usuarios.
El proyecto se basa en reutilizar la red IoT y la plataforma M2M, incorporando 2 nuevos verticales para gestión de edificios municipales y para la gestión de viviendas particulares y comercios contemplando: – Plataforma web de gestión. Apertura de datos de los consumos y desarrollo de una app para compartir buenas prácticas y experiencias que permitan reducir la factura energética.
- Red inalámbrica de dispositivos de medida de consumo en cuadro eléctrico segregado por líneas.
- Red inalámbrica de sensores para monitorización de parámetros ambientales y presencia de usuarios.
Con el proyecto se pretenden conseguir ahorros energéticos de hasta un 75% gracias a la mejor gestión de las instalaciones y a la concienciación de los usuarios. Esta herramienta, además, permite la detección temprana de incidencias por mal funcionamiento de los sistemas, así como de consumos anómalos, por lo que los gastos económicos asociados a las actividades de operación y mantenimiento también se ven reducidos considerablemente.
Los objetivos del proyecto son:
- Disponer de un sistema que permita la monitorización en tiempo real de los consumos de energía y el control remoto y automatización de los cuadros, fases, secciones y enchufes
- Fomentar la utilización de las TIC para el ahorro del consumo de energía
- Conseguir ahorros al reducir consumos.
- Involucrar a los ciudadanos en el proyecto
- Reutilizar la red IoT y la plataforma M2M y fomentar su utilización para otros verticales por la iniciativa pública y privada.
Resultados
En cuanto al proyecto de alumbrado público los resultados esperados son:
- Reducción del consumo energético de la ciudad
- Mejora del servicio público de alumbrado
- Reducción y validación de los costes de mantenimiento del alumbrado
- Facilitar el despliegue de nuevos servicios inteligentes en la ciudad, gracias al despliegue de la red IoT
- Fomentar el desarrollo de nuevas tecnologías IoT por parte de los emprendedores de la ciudad
- Fomentar el intercambio de información entre los diferentes servicios smart a través de una infraestructura común
Por lo que se refiere al proyecto de gestión de edificios los resultados esperados.
Se espera disponer de informes periódicos del consumo de energía de los edificios, compuestos a partir de la información que se recibe en tiempo real en la plataforma M2M procedente de dispositivos instalados en cada edificio.
Se conseguirá información de las siguientes funcionalidades:
- Monitorización de consumos segregados en tiempo real.
- Análisis comparativo de parámetros de consumo eléctrico:
- Generación de informes.
- Análisis de históricos de consumo.
- Comparación de consumos entre grupos de usuarios residenciales (barrios).
- Detección de incidencias o mal funcionamiento en las instalaciones.
Se establecerán niveles de alarma absolutos por cada estación para cada uno de los parámetros que se capturen, así como alarmas por valores anormales recibidos por una estación respecto a otras del mismo grupo. Según la información facilitada por el Centro de Domótica Integral Cedint, centro de I+D+I de la Universidad Politécnica de Madrid, se pueden conseguir ahorros de hasta un 75%, según las experiencias prácticas que se han puesto en marcha en 80 hogares de Madrid (proyectos financiado por la UE) y en las instalaciones y edificios de los Campus de la citada Universidad. En el proyecto se establece un objetivo de ahorro de un 35% del consumo energético a computar a partir de los dos meses de la puesta en funcionamiento.
Discusión y Conclusiones
El proyecto presentado es fruto de un camino iniciado por el Ayuntamiento de Gijón tras su adhesión al Pacto de los Alcaldes en 2011 y ha sido objeto de un profundo debate protagonizado no sólo por los distintos servicios municipales afectados, sino también por otros actores locales afectados. El proyecto final es fruto de un proceso que ha contado con una amplia participación. El último hito ha sido la obtención de financiación europea (Programa Operativo Crecimiento Inteligente FEDER 2014-2020) para un desarrollo parcial a través de la convocatoria de Red.es para el desarrollo del Programa de ciudades Inteligentes de la Agenda digital para España y la aprobación de la extensión a toda la ciudad por el Fondo Europeo de Eficiencia Energética (FEEE).