Comunicación presentada al III Congreso Ciudades Inteligentes:
Autores
- José L. Hernández, Investigador, Fundación CARTIF
- Andrés Macía, Investigador, Fundación CARTIF
- Estefanía Vallejo, Investigador, Fundación CARTIF
- Ali Vasallo, Investigador, Fundación CARTIF
- Laura Pablos, Investigador, Fundación CARTIF
- Cristina Zubia, Investigador, IKERLAN
- Cristina Criado, Investigador, Acciona
Resumen
La sostenibilidad juega un papel clave en la planificación y proyectos de rehabilitación energética de entornos urbanos. Se trata de un concepto que implica la necesidad de integrar enfoques multidisciplinares (energía, economía, sociología), análisis más complejos y nuevos mecanismos de participación ciudadana. Por tanto, es necesario establecer un marco común para evaluar de manera objetiva el valor de la sostenibilidad. En el presente artículo se describe un novedoso procedimiento, desarrollado bajo el proyecto Europeo CITyFiED, para evaluar la sostenibilidad de proyectos de rehabilitación energética de entornos urbanos que reduce la complejidad de estándares como BREEAM o LEED, incrementando el alcance al incluir como pilares de evaluación la energía, economía, Tecnologías de la Información y Comunicación (TICs), aceptación social y el ciclo de vida.
Palabras clave
Indicadores Clave de Rendimiento, Sostenibilidad, Ciudades Inteligentes, LEED, BREEAM, Eficiencia Energética, Análisis de Ciclo de Vida, Aceptación Social, TICs
Introducción
Las ciudades juegan un papel clave en el desarrollo sostenible de la Unión Europa. En concreto, Europa es uno de los continentes más poblados del mundo. Dos terceras parte de la población Europea vive en áreas urbanas, y se espera que esta tendencia continúe en los próximos años. En 2050, se estima que cerca del 70% de la población mundial viva en ciudades o áreas urbanas.
Los edificios, en concreto el sector residencial, representa alrededor del 40% del consumo total de energía y un 36% de las emisiones de CO2 en la Unión Europea (European Commission, EPBD). Mientras que sólo un número relativamente reducido de edificios presentan un comportamiento energético acorde a las nuevas directrices Europeas, el mayor potencial de ahorros se puede conseguir a partir de la rehabilitación del gran número de edificios existentes en las ciudades Europas.
Ante la expectativa que genera el crecimiento de la población y la adaptación de las ciudades a las necesidades de sus ciudadanos de una forma responsable y compatible con la estrategia Europea 2020 (Europa, 2020) 20% de ahorro energético, 20% de reducción de emisión de gases de efecto invernadero y 20% de aumento del uso de fuentes de energía renovable, los proyectos de desarrollo urbano y rehabilitación de edificios se enfrentan al reto de crear espacios urbanos que alcancen este equilibrio. Numerosas ciudades han ido adoptando directrices e incentivos de construcción sostenible en sus promociones dentro del ámbito de la regeneración urbana. Por lo tanto, surge la necesidad de establecer un patrón de medida que permita evaluar y cuantificar la sostenibilidad de un edificio desde un punto de vista objetivo, comparable y reconocido.
En el presente artículo se describe un novedoso procedimiento, desarrollado bajo el proyecto Europeo CITyFiED (CITyFiED, 2017), para evaluar la sostenibilidad de proyectos de rehabilitación energética de entornos urbanos que reduce la complejidad de estándares como BREEAM o LEED, incrementando su alcance al incluir como pilares de evaluación la energía, economía, Tecnologías de la Información y Comunicación (TICs), aceptación social y el ciclo de vida.
Novedades del procedimiento respecto a estándares
En los últimos años se han desarrollado diferentes herramientas para evaluar y cuantificar la sostenibilidad en los proyectos de construcción y regeneración urbana. Algunas de las más destacadas son LEED (EE.UU.), BREEAM (Reino Unido), VERDE (España), Casbee (Japón), Green Star (Australia), etc., cuyo objetivo principal es mostrar el compromiso de las ciudades y los proyectos donde se aplican con el desarrollo sostenible, contribuyendo a fomentar el desarrollo de edificaciones basadas en criterios sostenibles y de alta eficiencia y compatibles con la calidad de vida y salud de sus ocupantes.
La aplicación de las certificaciones internacionales más reconocidas actualmente (BREEAM, LEED) es complicada y costosa. Uno de los grandes inconvenientes que presenta LEED, radica en el hecho de estar basado en la normativa y el sistema de unidades Estadounidense, lo que dificulta su aplicación internacional. Además requiere de abundante información y son muchos los proyectos que no se han podido certificar debido a tener una documentación con un menor grado de desarrollo. Aunque el sistema de puntuación es sustancialmente más sencillo que el de BREEAM, pueden surgir complicaciones cuando se mezclan funciones y técnicas constructivas diferentes puesto que el sistema está pensado para un solo proceso. Por otro lado, en el caso de BREEAM se puede hablar de requerimientos con mucha representatividad y poca trascendencia constructiva que llevan a una rápida pérdida de la puntuación. Es imprescindible imponer criterios exigentes para lograr resultados de calidad, no obstante, en algunas ocasiones, demasiada exactitud y excesiva especificación de los indicadores puede ocasionar disminuciones sustanciales de puntuación y alejar el resultado de la realidad. Otro punto a destacar es la complejidad del sistema de ponderación. El hecho de tener parámetros abiertos para una buena adaptación puede suponer, en algunas ocasiones, una dificultad adicional para el técnico que, a pesar de su amplia capacidad de actuación se ve, muchas veces, limitado por la normativa que rige el método.
El presente procedimiento ofrece un enfoque holístico a nivel de distrito (área urbana) que se ajusta más a los tres parámetros que definen la sostenibilidad: medioambiente, economía y sociedad. Además no se incluyen unos prerrequisitos más allá de exigir una puntuación mínima en cada uno de los criterios y, por este motivo, existe un menor riesgo de detener la certificación por incumplimiento de un solo parámetro. Un análisis más global permite obtener una visión más realista del entorno y las circunstancias consideradas. La complejidad de la evaluación se reduce y se basa en la cuantificación de un conjunto de indicadores clave de rendimiento en términos de energía (a través del protocolo IPMVP (EVO, 2010)), calidad, TICs, economía, aceptación social y ciclo de vida.
Propuesta de procedimiento de evaluación
La Figura 1 representa el concepto de la nueva propuesta. Partiendo desde la zona izquierda, donde se representa el estado anterior a las intervenciones, las intervenciones en términos de eficiencia energética comienzan con la concienciación social, tanto a nivel de los ciudadanos como a nivel organizacional. La prueba de esta creciente preocupación es la gran cantidad de proyectos europeos sobre eficiencia energética que han surgido en los últimos años. El bajo rendimiento en términos de comportamiento energético de los edificios existentes debido no solo a las instalaciones, sino también a estrategias de control erróneas, tiene como resultado un alto consumo de energía y emisiones de gas de efecto invernadero (GEI). La mejora de dicho rendimiento implica una inversión inicial.
A la derecha, se evalúa el estado post-intervención. Después de implementar las medidas de ahorro energético (MAES o ECM), los resultados más evidentes son la reducción del consumo de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero. Los ahorros de energía se miden y verifican a través de protocolos conocidos de Medida y Verificación (M&V) como el IPMVP (International Performance Measurement and Verification Protocol) y la reducción de los GEI, a través de análisis del ciclo de vida (ACV). El despliegue del IPMVP se apoya en la medición y la monitorización. Otro resultado importante es la reducción de la factura energética, que tiene un impacto directo en el retorno de la inversión. Junto con el ahorro de energía y de costes, la evaluación de la aceptación social y el impacto de las medidas TIC son muy importantes por el carácter holístico de las intervenciones. Finalmente, la correcta implementación de las MAES está asegurada a través del Control de Calidad de las Intervenciones. Esta parte tiene en cuenta las obras civiles y de construcción (es decir, supervisión, residuos, reciclaje…).
Por último, hay una capa horizontal que incluye los indicadores de rendimiento (KPIs), basados en CONCERTO (Stengel, 2011) y resumidos en la Tabla I. La evaluación holística de las intervenciones (energía, calidad, TICs, economía, aceptación social y el ACV) se realiza en base a estos indicadores que cubren el proyecto desde el principio hasta el final de las obras, incluyendo también el periodo de monitorización.
El procedimiento antes mencionado es general y se puede implementar a nivel de edificio y de distrito, con el único requisito de adaptarlo a las características de cada proyecto. Aunque el procedimiento se despliega en los tres casos de demostración del proyecto CITyFiED (Laguna de Duero (España), Soma (Turquía) y Lund (Suecia)), esta sección detalla el caso de Laguna de Duero. Es importante resaltar que el objetivo de esta sección es describir cómo este protocolo general, puede ser adaptado en el escenario práctico. Un resumen del conjunto de indicadores de rendimiento en términos de energía, calidad de los trabajos de rehabilitación, TICs, economía, aceptación social y ACV se presenta en la Tabla I. La lista completa puede encontrarse en (CITyFiED D4.10, 2015).
El distrito de Torrelago en Laguna de Duero (Valladolid), está experimentando un cambio radical en términos de sostenibilidad. Los sistemas iniciales de aislamiento de fachadas eran prácticamente inexistentes, lo cual, se traduce en continuas pérdidas de calor y un muy bajo confort tanto acústico como térmico. El sistema inicial de generación de calor, estaba compuesto por dos redes de calor independientes alimentadas por gas y que suministraban energía térmica (calefacción y agua caliente sanitaria) a todos los edificios del distrito.
Dada la situación inicial, las principales actuaciones planteadas se resumen en:
- Rehabilitar las fachadas utilizando un Sistema de Aislamiento Térmico para el Exterior (SATE).
- Mejorar la red de calor y optimizar la producción de energía térmica utilizando un mix de energías: biomasa para cubrir en torno al 80% de la demanda y gas natural para cubrir el resto.
- Instalación de un equipo de cogeneración para auto-consumo.
- Monitorización de las intervenciones tanto a nivel de distrito como a nivel de edificio y vivienda.
- Desarrollo de herramientas de visualización Web de consumo energético para edificios y viviendas.
Las medidas anteriormente descritas, están sujetas a unas condiciones de contorno. Para el caso de Torrelago, se han definido a nivel de distrito según se muestra en la Figura 2. Dentro de estos límites, la evaluación se aplica dentro de los pilares de energía, economía, control de la calidad de las intervenciones, TICs, ACV y aceptación social. Los siguientes apartados describen cómo se aplica este procedimiento en cada uno de los pilares.
Análisis energético
El núcleo del procedimiento es la evaluación energética del proyecto de rehabilitación del distrito, que se realiza a través de IPMVP, opción C (es decir, cubre toda la instalación o, en particular, todo el distrito como se muestra en el límite de la Figura 2) y requiere de datos reales. Se elige IPMVP porque es el protocolo más ampliamente reconocido en el mundo en términos de eficiencia energética, también establece metodologías para evaluar los costes, y con un grado de exigencia mayor que otros.
Teniendo esto en cuenta, los modelos de regresión pueden obtenerse por medio de variables dependientes (es decir, consumo de energía) e independientes (es decir, grados días de calefacción y ocupación, etc.). El modelo proporciona la entrada para el cálculo de los KPI correspondientes (ver Tabla I). Por lo tanto, la comparación entre la situación anterior y posterior a la intervención determina el ahorro energético. Complementariamente, se utiliza un enfoque similar para la evaluación en términos económicos, calculando sus indicadores, como el retorno de la inversión o el período de recuperación.
Finalmente, en esta metodología se redefinen los efectos cruzados que el IPMVP define como el consumo de energía provocado por una MAE fuera del límite de medida. En CITyFiED, estos efectos extienden su definición a la interacción entre los múltiples pilares descritos anteriormente.
Control de calidad de las obras civiles y trabajos de construcción
El control de calidad de las obras, se relaciona con las medidas que se toman para la correcta instalación del sistema de aislamiento en las fachadas de los edificios y la ejecución de la sala de calderas. Los indicadores de sostenibilidad para la construcción y obra civil son requeridos por los actores involucrados en el proyecto de rehabilitación, para apoyar el proceso de toma de decisiones durante el diseño, la producción y la gestión de los edificios. Esto significa, que un diseño de baja calidad o errores en la construcción, pueden ser monitorizados a través de este procedimiento, para realizar acciones correctivas siempre y cuando sea necesario, mejorando la calidad de todo el proceso. Dentro del proyecto CITyFiED y del distrito de Laguna de Duero, se han seguido los estándares BREEAM y LEED como base para la definición del control de calidad. Sin embargo, algunos de los criterios de BREEAM y LEED, se han fusionado de una manera más sencilla, mientras que algunos están cubiertos por otros pilares, en el enfoque global propuesto. En concreto, se definen tres grupos principales:
- Ejecución de la construcción (residuo/ruido/polvo, reciclaje y protección ambiental in situ).
- Emplazamiento de obra que mide los materiales utilizados y sus fichas de datos para garantizar la seguridad (por ejemplo, el uso de aditivos), así como la calidad final de las intervenciones.
- Entrega y documentación que cubre la formación y los informes finales del proyecto.
Aceptación social
Una cuestión importante que normalmente no se tiene en cuenta en algunos proyectos de renovación es la aceptación social. Sin embargo, la participación de los residentes y los ciudadanos desde el principio, es crucial para el éxito de este tipo de proyectos de eficiencia energética. Esta es una de las contribuciones más relevantes del procedimiento de evaluación de CITyFiED respecto a los estándares existentes mencionados anteriormente. En el caso de Torrelago, se aplica un procedimiento de encuesta sobre cuatro áreas:
- Ciudadanos: evalúa el compromiso ciudadano analizando el grado de participación.
- Economía: trata la evaluación de los costes para el ciudadano y los beneficios económicos.
- Ambiental: determina la concienciación y los resultados en términos medioambientales.
- Técnico: evalúa el grado de aceptación de la solución técnica final.
Para cada una de ellas se hace una combinación entre los resultados y los objetivos planteados en las intervenciones y se mide el grado de satisfacción global y la aceptación social del proyecto.
Evaluación del impacto de las TICs
Las soluciones TIC contribuyen a la sostenibilidad en dos aspectos: ayudan en la gestión eficiente de las fuentes de energía y proporcionan datos de entrada para el proceso de evaluación. En Torrelago, se han incluido dentro del límite de evaluación, a través de la implementación de sistemas de gestión energética, tanto para la distribución de energía como para los contadores inteligentes, a nivel de distrito, edificio y vivienda. Pero, además de esa estrategia de control, se dispone de una infraestructura para recoger datos de diferentes fuentes y proveer a CITyFiED de la información necesaria para evaluar los (KPI) y validar los enfoques energéticos y medioambientales implementados en el proyecto. La recopilación y el análisis de datos también se utilizan para involucrar a los diferentes agentes proporcionándoles información y herramientas que apoyan sus decisiones sobre consumo de energía. El procedimiento de evaluación del impacto de las TIC en la eficiencia energética, tiene por objeto garantizar que las tecnologías TIC se aplican adecuadamente. Para ello, se han seleccionado indicadores que miden su impacto, además de indicadores adicionales necesarios para cumplir con la metodología CITyFiED (disponibilidad, facilidad de comprensión, cambio de actitud, dispositivos TIC por hogar, etc.).
Análisis del ciclo de vida
El procedimiento desarrollado en el marco del proyecto CITyFiED, permite a cualquier usuario incluir una evaluación ambiental para evaluar el impacto de las intervenciones en los distritos, llevando a cabo un estudio de ACV simplificado, de acuerdo con las cuatro fases establecidas por ISO 14040: objetivo, alcance, evaluación de impacto e interpretación.
El primer paso para hacer frente a la evaluación ambiental del demostrador español, es definir cuidadosamente el objetivo y el estudio del alcance. El alcance se define como el sistema energético del distrito y el objetivo es caracterizar la línea base ambiental de la intervención en el demostrador. Ambos establecen los límites del sistema, la unidad funcional y los criterios de calidad para los datos de inventario. El análisis del inventario del ciclo de vida se refiere a la recopilación y síntesis de información sobre el material físico y los flujos de energía en diversas etapas del ciclo de vida de los productos, incluye fases de caracterización y este análisis es un inventario de datos de entrada / salida a través de los límites del sistema con respecto al sistema siendo estudiado, hacia el interior o hacia el exterior. En esta fase se elige el modelado de las atribuciones, ya que el ACV simplificado de CITyFiED se centra en conocer el impacto ambiental de las acciones de renovación considerando su ciclo de vida, así como sus hotspots (elementos con alto impacto ambiental), con el objetivo de comparar los impactos de las Tecnologías desarrolladas. El resultado está, por lo tanto, referido a una huella ambiental (huella de carbono más específicamente) y a la evaluación del consumo de energía en términos de Emisiones de GEI y Demanda Energética Acumulativa.
Conclusiones
La sostenibilidad es una tendencia emergente alrededor del sector de la construcción en Europa y sistemas como BREEAM o LEED son impulsores importantes para desarrollar áreas urbanas más eficientes y más sostenibles. Sin embargo, la complejidad de estos sistemas de certificación hace que su implementación resulte costosa y compleja. Con el objetivo de reducir esta complejidad, se ha desarrollado un procedimiento holístico que se está actualmente aplicando en tres demostradores diferentes (Laguna de Duero, Soma y Lund) para validar los resultados. El rendimiento energético, la calidad de las obras, el impacto de las soluciones TIC, la aceptación social, el ACV y la economía se tienen en cuenta a través de un conjunto de indicadores que permiten evaluar las características de la sostenibilidad en edificios y distritos. Además, este nuevo procedimiento pone de manifiesto el logro de los «créditos» por medio de indicadores conocidos y definidos en base a otras iniciativas europeas. Por otro lado, el procedimiento presentado es general y, al mismo tiempo, ofrece un marco abierto para ser personalizado de acuerdo a los requerimientos de cada proyecto.
Agradecimientos
Los autores del presente artículo desean agradecer al resto de los socios del proyecto CITyFiED su ayuda y apoyo, así como a la Comisión Europea por la financiación bajo el acuerdo de subvención # 609129.
Referencias
- BREEAM, Building Research Establishment Environmental Assessment Methodology.
- CITyFiED consortium, “D4.10: Procedure for assessment of the Spanish demonstrator”, technical report, July 2015.
- CITyFiED project, Grant Agreement no. 609129.
- Efficiency Valuation Organization, International Performance Measurement and Verification Protocol, Volume 1, EVO 10000 – 1:2010, September 2010.
- Europa 2020.
- European Commission, Energy Performance of Buildings Directive (EPBD) – Concerted Actions.
- LEED, Leadership in Energy & Environmental Design.
- Stengel J., CONCERTO Premium Indicator Guide, CONCERTO Premium Initiative, version 4, November 2011.