Metodología de planificación energética territorial (PET) en Suiza, caso de aplicación

Comunicación presentada al V Congreso Ciudades Inteligentes

Autores

• Javier Trespalacios, Doctorante e investigador en ciudades, CEU
• Claudia Blanquicett, Investigador, Universidad del Norte
• Paulo Carrillo, Investigador, SENA

Resumen

En Suiza se utiliza la Planificación Energética Territorial (PET) como método para un análisis energético territorial; y una herramienta para planificar en una región estrategias y escenarios que aseguren el suministro energético, el uso de energías renovables (ER) locales, disminuir las emisiones de Gases Efecto Invernadero (GEI), reducir el uso de energías fósiles y nuclear y lograr un desarrollo económico-social; las regiones que han aplicado las metodologías PET, han logrado obtener etiquetas energéticas como Cite de l’Energie, siendo esta compatible con los objetivos energéticos de la Unión Europea como el Pacto de alcaldes, en el cual los firmantes contribuirán a la implementación del Plan de Acción de Energía Sostenible (PAES) que tiene entre sus objetivos lograr el “3×20”: 20% menos consumo de energía, 20% menos de emisiones de CO2 y 20% más de energías renovables. Las regiones que obtienen esta etiqueta la utilizan como marketing territorial dándole una imagen de ciudad verde y/o sostenible, que hace valorar el territorio.

Palabras clave

Planificación Energética Territorial, PET, Ciudades Sostenibles, Etiqueta Energética Territorial

Introducción

“En varios países europeos la planificación energética urbana o territorial es una práctica que viene desde los años 70’s después de los diferentes choques petroleros, teniendo como objetivo principal la gestión de la energía en un territorio determinado”.[1]

Una PET puede ser realizada a la escala de un barrio, una ciudad hasta llegar a un país, donde las estrategias y escenarios energéticos permitan valorizar los recursos locales, reducir el consumo energético (eficiencia energética), reducir las emisiones de CO2; en Suiza el 59% de la energía total que se consume es importada (gas, fueloil, carbón, etc), en la producción eléctrica el 20% es nuclear y el 8% de la electricidad es importada. Lo anterior palpa el riesgo que tiene la energía en su suministro.

Ver la energía desde un análisis global permite generar estrategias y políticas que ayudan a generan un desarrollo económico – social, combatir el cambio climático, y una buena herramienta para involucrar a la población.

Metodología PET

La metodología propuesta por la asociación Cite de l’Energie (SuisseEnergie, s.d.), comienza con los datos que ofrece el Registro federal de las construcciones y los edificios (RegBL), donde están inscritas todas las edificaciones de Suiza; se puede obtener en diferentes formatos entre estos Excel y del cual se toman las columnas siguientes:

• Situación actual de la construcción: Estatus del edificio; describe si la construcción está en proyecto, en construcción, existe o fue demolido.
• Tipo de uso de la construcción: Clase de edificio; Establece el tipo de afectación o uso del edificio, la clasificación se hace según la norma suiza SIA(SIA, 2009) y es la siguiente: 1. Habita individual, 2. Habita colectiva, 3. Administración, 4. Escuela, 5. Comercio, 6. Restaurante, 7. Lugar de eventos, 8. Hospital, 9. Edificio industrial, 10. Depósito, 11. Instalación deportiva, 12. Piscina cubierta.
• Clasificación de las construcciones por año y época: de construcción y renovación.
• Determinar la SRE (Superficie de Referencia Energética): con la superficie de la construcción en el suelo en metros cuadrados y el número de pisos con actividad (esto no incluye los altillos y los sótanos).
• Agentes energéticos para la calefacción (CH) y Agua Caliente Sanitaria (ACS): los agentes energéticos repertoriados son los siguientes: 1. Ningún agente energético, 2. Fueloil, 3. Carbón, 4. Gas, 5. Electricidad, 6. Madera, 7. Bomba de calor, 8. Captor solar, 9. Calefacción a distancia, 10. Otro agente energético.
• Coordenada X Este + Oeste y coordenadas Y Norte + Sur, del centro del edificio.

En Suiza, a partir del año 2000 se reglamentó las necesidades energéticas de una construcción según su uso o afectación con las normas SIA (Sociedad suiza de Ingeniero y Arquitectos); la norma es la SIA 2031 “Certificación energética de las edificaciones”, basadas en las EN 15217 y EN 15603; la parte térmica han tenido tres versiones 2000, 2007 y 2009; para las edificaciones anteriores al año 2000 se utiliza las estadísticas de IDC (Indice de Demanda de Calor) que representan la cantidad de energía necesaria para la CH y el ACS; al final se agrupan todas las edificaciones en 12 grupos según su periodo de construcción y renovación.

Los datos anteriores se utilizan para el desarrollo de la metodología PET, la cual cuenta con las siguientes etapas:

1. Control de datos: la etapa 0 es el control de los datos proporcionados por el RegBL; también se hace un análisis global sobre la mayor afectación, porcentajes de agentes energéticos, el mayor número de edificaciones por época, valores de SRE (Superficie de Referencia Energética) por época; lo anterior da detalles valiosos para las estrategias futuras que se planteen.
2. Diagnóstico inicial: estado actual presentando las necesidades energéticas -relacionada con la eficiencia de la edificación-, las emisiones de CO2 (kCO2) y el porcentaje de Energía Renovable (ER) que se utilizan, adicionalmente se podría obtener los costos anuales por consumo de energía.

La etapa 1 presenta la Energía Útil (EU), la Energía Final (EF) que es la que se factura con los valores de calefacción (CH), agua sanitaria caliente (ACS) y electricidad (E), según la eficiencia de la tecnología generadora; para determinar las emisiones de CO2 se utiliza los valores de Energía Final y el tipo de agente energético; para determinar el porcentaje de Energía renovable se toman los factores de la Energía Primaria (EP); lo anterior da una radiografía del estado inicial del proyecto.

2. Bajar el consumo energético: la eficiencia se basa en la renovación térmica de las construcciones las cuales está reglamentada con la SIA 2031 para la renovación, en la cual la construcción consumirá el 125% de lo que consume una nueva construcción; para las construcciones a partir del año 2000 se utilizará una norma más eficiente cómo la Minergie (https://www.minergie.ch/fr/comprendre/renover/).
3. Perspectivas energéticas territoriales: potencial de ER local, y desechos térmicos y urbanos en la región.

4. 

Las ER se dividen en dos grupos:

• Sistemas Descentralizado: por medio de mapas determinar la potencia individual de una construcción en lo solar (térmica y eléctrica), Biomasa (madera, pellet y otros para calor), Bombas de Calor BC (aire y geotérmica) y mini eólicos.
• Sistemas Centralizado: solar (huerto fotovoltaico), parque eólico, mini hidráulica, Calefacción a distancia CAD (Cogeneración incluido). Por la parte de desechos térmicos industriales y urbanos serian agentes energéticos inyectados en un sistema CAD; si hay industrias en la zona de estudios, hay que indagar si hay desechos térmicos industriales que podrían ser utilizados; también obtener energía térmica con el calor de las aguas usadas utilizando una BC; de los centros de tratamientos de agua indagar si hay posibilidades del uso del lodo que queda después del tratamiento; y la basura urbana incinerándola como agente energético.

4. Etiqueta energética territorial: desde el inicio del proyecto conocer que etiqueta energética podría obtenerse, ya que esto valorizara el territorio como sostenible o verde; las etiquetas que se buscan en esta metodología son la de Cite de l’Energie la cual se puede obtener al realizar una PET y presentar las estrategias planteadas las cuales serán controladas con periodicidad; la otra etiquete a plantear será la etiqueta 3×20 – “Pactos de Alcaldes por una energía sostenible local” la cual se obtiene cuando una región logra reducir en 20% su consumo, aumentar en 20% las energías renovables en la región y reducir en 20% las emisiones de CO2.
5. Lista de estrategias: propuestas de escenarios energéticos territoriales para lograr los objetivos.

Caso de aplicación (en Orbe, Suiza)

El caso de aplicación es el primer análisis a la ciudad histórica de Orbe, ubicada en el cantón de Vaud en Suiza; tiene una superficie de 12km² y cuenta con 6’738 habitantes en 2014; esta ciudad cuenta con una fábrica de Nestlé. La ciudad para su análisis se divide en dos zonas, la primera que es en su gran mayoría compacta (casas pegadas) y la segunda ciudad exterior que son Villas (a las afuera de la ciudad); lo de ciudad comprimida, daría dificultad para implementar sistemas geotérmicos, y los sistemas CAD podrían analizarse.

La etapa 0, control de la información inicial, que es el catastro 2013 de Orbe, donde están registradas 1’173 edificaciones; el primer control arroja 106 registros incompletos, que no se utilizaran estando solo el 91% apto para el análisis (la información que falta puede ser controlada directamente en la construcción).

Esta etapa deja como resumen: la mayoría de las edificaciones son de tipo individual con 622 unidades; la mayor SRE son las construcciones de tipo colectivo con 9’991m2; el gas es el mayor agente energético térmico presente con el 45%; la mayoría de construcciones y SRE están en la época entre 1986 y 1990 con 217 unidades y 80’722m2 (17%); el dato adicional es que los habitantes tienen una factura anual de 7’173’173 CHF.

Situación inicial

Los valores principales son el consumo total que es la suma de CH, ACS y E, determinados en EU o EF o EP, emisiones totales de CO2 y el porcentaje de ER:

En relación con el porcentaje de ER el valor actual es de 22%, también se aprecia que la época entre 1986 y 1990 es la que más consume energía, y la que más genera CO2.

El objetivo será obtener la etiqueta “Pactos de Alcaldes y el 3×20”, esta etiqueta guarda relación con la etiqueta Cite de l’Energie.

Estrategia de renovación y eficiencia (bajar consumo)

El siguiente paso es reducir el consumo de energía, el cual está basado en la renovación de la envoltura térmica, la cual se hace en la zona SRE de cada construcción; las edificaciones antes del 2000 se exigirá la reglamentación SIA 380/1 para renovación y las construidas después del 2000 se aplicará la norma Minergie (SuisseEnergie, Office fédéral de l’énergie OFEN, 2016); la estrategia se basa en renovar del más antiguo al más reciente; los resultados son los siguientes:

El análisis de resultados de la EU después de renovaciones es el siguiente: 1. Al renovar el 33% de las construcciones se logra bajar en 20% el consumo de energía total, elemento para la obtención de las etiquetas; 2. Se ve que mientras más reciente las construcciones hay menor reducción; 3. Si se hace una renovación térmica en todas las construcciones se lograría un 40% de reducción de EU inicial.

Potencial energético local

En este primer análisis PET se considera los escenarios para la zona compacta, las exteriores se analizan ligeramente por lo cual se hacen una serie de descartes tecnológicos energéticos locales:

• Sistemas descentralizados: 1. BC Aire por los ruidos; 2. BC Geotérmica por ser zona compacta; 3. Huertos biogás por las reglamentaciones alimentarias; 4. Mini eólica: solo hay 38 construcciones con alturas aptas.
• Sistemas centralizados: 1. Parque eólico por el bajo potencial de viento; 2. Huerto fotovoltaico, se necesitan 749’503m2 para cubrir el 50%, demasiada superficie en la actualidad; 3. Desechos térmicos industriales, por la confidencialidad comercial de la información; 4. Aguas usadas de la ciudad, estudio a realizar y conocer los puntos con mayor potencial y cercanos al CAD; 5. Desechos urbanos incineración, por la constante disminución; 6. Lodo tratamiento de agua, ya están tomados para ciudades de mayor tamaño; 7. Mini hidráulica: ya hay una instalación de este tipo.

En la figura siguiente se compararon agentes energéticos gas (elemento estándar por ser el de mayor uso actual), sol, y madera (Biomasa – Energía); se analizan la EF y la ER:

Los valores más llamativos son los relacionados con la madera (podría ser CAD en la zona compacta y construcciones individuales en la zona exterior de la ciudad) y fotovoltaico en los techos.

Escenarios finales

El escenario final propuesto en esta propuesta inicial es la madera y la utilización del 25% de los techos para fotovoltaica representado en los porcentajes de reducción en EU, EF, EP, ER y emisiones de CO2:

Este escenario final lograría la obtención de la etiqueta Cite de l’Energie y 3×20, ya que se disminuyó de forma muy positiva los objetivos (menos 40% de EU, menos 37% de EF, menos 39% de EP, mas 65% de ER y menos 87% de CO2); las políticas y reglamentaciones iniciales que se plantean son las siguientes:

1. Orbe cuenta con un gran potencial de madera energía, utilizable en las construcciones o en un sistema CAD.
2. Promocionar el uso de energía fotovoltaica, por medio de subvenciones.
3. La comprensión de la población del objetivo completo del proyecto.

Resumen, discusión y propuestas en curso

En este primer análisis se identificaron tres grupos, en los cuales se harán propuesta para una mayor vinculación: 1. La administración pública: con el desarrollo de una aplicación web para jugar con los escenarios (cualquier opción mostrara su contribución a los objetivos del proyecto); 2. La Población (más inteligentes en energía): vinculándolos con el programa ETO (Energía para TOdos), que todo Orbe sepa de energía y la APP fitHome para bajar el consumo (funciona bajo el principio de un coach personal y alarmas para lograr los objetivos de ahorro de energía); 3. Políticas para la creación e instalación de empresas de aislamientos y energías.

En el CEU están en curso las siguientes propuestas:

1. Desarrollar esta metodología en países de América Latina y África
2. Incluir los ODS cómo indicadores para seleccionar los escenarios
3. Fácil metodología para crear cooperativas energéticas y la vinculación de la población en los objetivos del proyecto final

Agradecimientos

Siempre al profesor François Maréchal gracias por su motivación, consejos y ejemplo a seguir; a Leandro Salgueiro gracias por estar a toda hora para ayudarme; a mis hijas Mia y Eva Trespalacios, a mi esposa Adriana Coba gracias y más gracias por siempre inspirarme y aceptar que tenía que hacer alguna cosita.

Referencias

• Liébard y A. D. Herde, Traité d’architecture et d’urbanisme Bioclimatiques, Paris: Observ’ER, 2005, p. 363a.
• SuisseEnergie, «Guide de planification énergétique territoriale,» [En línea]. Available: https://www.local-energy.swiss/fr/profibereich/profi-instrumente/energiestadt/Werkzeuge-und-Instrumente/Werkzeuge_Energieplanung.html#/. [Último acceso: 12 Noviembre 2018].
• SIA, SIA 380/1 L’énergie thermique dans le bâtiment, Société suisse des architectes et des ingénieurs, 2009.
• SuisseEnergie, Office fédéral de l’énergie OFEN, Decembre 2016. [En línea]. Available
• Office fédéral de la statistique (OFS), Registre fédéral des bâtiments et des logements – Catalogue des aractères, 2005.