Comunicación presentada al IV Congreso Ciudades Inteligentes:
Autores
- María Fernández Boneta, Project Manager, Centro Nacional de Energías Renovables (CENER)
- Florencio Manteca González, Director Dpto. EE, Centro Nacional de Energías Renovables (CENER)
- Juan Antonio Cantalapiedra Álvarez, CEO, U·rb atelier
Resumen
Ubicado en el Área Metropolitana de Granada, a los pies de Sierra Nevada, el nuevo desarrollo urbanístico NIVALIS, con una extensión de 237 hectáreas, persigue ser un referente internacional en materia de sostenibilidad. El Master Plan de Richard Rogers alberga zonas residenciales, de equipamiento privado y usos públicos, donde la propia naturaleza colabora diversificando los espacios y activando el tejido urbano proyectado. La filosofía energética de NIVALIS se fija un objetivo de espacio libre de emisiones de CO2, fundamentado en la implementación de tecnologías de generación no contaminantes, el aprovechamiento a gran escala de energías renovables (fundamentalmente energía solar) y una gestión inteligente, permitiendo el autoabastecimiento de la actuación con superávit energético y una estrategia de movilidad de cero emisiones.
Palabras clave
Smart Solar City, Energías Renovables, Sostenibilidad, Autoconsumo, Fotovoltaica, Cero Emisiones, Movilidad Eléctrica
Antecedentes
NIVALIS es la primera ciudad solar de España enmarcada en un desarrollo urbanístico sostenible e inteligente, situada entre los municipios de Gójar y Dílar, en la confluencia de tres ejes tractores universales del conocimiento y de la biodiversidad: Granada y la Alhambra, Sierra Nevada y el Mediterráneo Andaluz.
Richard Rogers es el autor del Master Plan. La estructura conceptual y programática del proyecto y las estrategias de sostenibilidad, paisaje productivo, energía, movilidad y diseño se definen en los Planes Directores de Desarrollo [1] elaborados por el equipo de arquitectura y urbanismo U·rb atelier y el Centro Nacional de Energías Renovables.
Descripción del proyecto
NIVALIS dispone de una estructura de espacios verdes que apuesta por el máximo disfrute y el respeto a la naturaleza: la “espina verde” es un paseo natural de 4 km de longitud que se proyecta como un parque lineal vertebrador de los usos proyectados; los “dedos verdes” son también espacios públicos que engarzan las parcelas construidas con el paisaje natural de los parques de borde y de las plazas; los jardines y zonas estanciales de carácter comunitario privado se proyectan rompiendo la estructura lineal de viviendas de cada manzana, liberando más de un 60% de la superficie de cada parcela; y los espacios verdes exteriores abrazan la actuación urbanística mediante un paisaje de tierra fértil productiva y de bosques de almendros, olivos, frutales o huertos alineados entre cipreses o paños de aromáticas.
Se proyectan en el ámbito de actuación dos barrios urbanos que dialogan y se integran en el paisaje natural. Se da prioridad a los equipamientos, que hacen ciudad y fomentan interacciones entre residentes y visitantes, creando con esa mezcla de usos núcleos de convivencia activos guiados por las directrices de los Planes Directores, vinculantes para los agentes que intervienen en el desarrollo.
Los equipamientos se implantan en la primera fase del desarrollo: hoteles, comercial y terciario, iglesia, colegio, centros de salud y bienestar, áreas deportivas y de ocio, hípica o espacios de transformación de productos ecológicos. Las viviendas, flexibles, bioclimáticas y autosuficientes energéticamente, crecen de forma gradual en un sistema de ciudad compacta que estimula un modelo de comunidad urbana equilibrada.
Los espacios públicos productivos y la granja vertical, situada entre los equipamientos hoteleros, eco-comerciales, de ocio y el área administrativa y de coworking, consiguen recuperar la capacidad eco-productiva del 5% de la huella que se ocupa en la finca por las edificaciones, mayoritariamente en plantas de B+I y B+II, y por los viales rodados de la actuación. El primitivo diseño de un campo de golf cede ahora el protagonismo a la comunidad y a los visitantes mediante una atractiva superposición de talleres artesanales, refugios, recorridos botánicos, culturales y de “land art” y un hotel de niños, respetando la estructura natural.
Estrategia energética
Una actuación convencional de esta envergadura equivaldría a emitir a la atmósfera aproximadamente 13.000 toneladas de CO2 anualmente, para cubrir los servicios básicos de los edificios residenciales y terciarios, movilidad y alumbrado público.
El objetivo en el que se fundamenta la filosofía energética de NIVALIS es el de neutralizar este valor, tanto in-situ como en origen, mediante la implementación de instalaciones basadas en tecnologías de generación térmica libres de combustibles fósiles y en el aprovechamiento de los recursos renovables disponibles. La localización, topografía y orientación definida en el Master Plan de Richard Rogers, hacen óptima la captación solar como medio para la generación eléctrica in-situ a través de tecnología fotovoltaica, permitiendo la definición de NIVALIS como una “Smart Solar City”.
Metodología
La planificación energética integral llevada a cabo por CENER permite la cuantificación del peso energético de cada uno de los servicios que deben quedar cubiertos por la ciudad mediante una estrategia energéticamente sostenible y libre de emisiones de CO2.
Para ello, la metodología diseñada por CENER para el desarrollo del modelo energético de NIVALIS se ha fundamentado en cinco pilares tecnológicos; (i) Edificios, (ii) Energía, (iii) Movilidad Eléctrica, (iv) Automatización y Control y (v) Medida y Verificación.
Las conclusiones de la planificación energética desarrollada y la definición del modelo energético final han quedado plasmadas en el Documento de Planes Directores de NIVALIS [1] y en las guías desarrolladas para apoyar a los proyectistas en la redacción de los proyectos de ejecución de cara a cumplir con el objetivo global de la actuación: “cero emisiones”.
Las directrices edificatorias se han basado en la aplicación de la metodología de coste óptimo aplicada a las tipologías de referencia, conforme a la metodología recogida en el documento de directrices que acompaña al Reglamento Delegado Nº244/2012 [2] de la Comisión Europea.
Generación térmica de alta eficiencia
Con el fin de cumplir con el objetivo global de NIVALIS de entorno urbano libre de emisiones y cubrir la demanda energética con fuentes 100% renovables, se define la estrategia de generación térmica mediante bombas de calor, en concreto se priorizan las bombas de calor geotérmicas.
La Directiva europea para el fomento de las energías renovables (RED 2009) fija los objetivos nacionales para los Estados miembros y establece que la energía aerotérmica y geotérmica capturada por las bombas de calor se tendrá en cuenta como energía renovable, siempre que la producción final de energía supere de forma significativa el consumo de energía primaria necesaria para impulsar la bomba de calor.
En igualdad tecnológica, la bomba de calor geotérmica presentará una eficiencia estacional superior a la aerotérmica, puesto que la temperatura del terreno es más estable y próxima a la temperatura de los espacios que normalmente se desean climatizar, favoreciendo así el aprovechamiento de energía renovable almacenada en el terreno.
Por último, para la optimización de este sistema de generación se combinará con sistemas de distribución y emisión a baja temperatura, que permitan la distribución tanto del calor como del frío a temperaturas más cercanas a la consigna de confort, mejorando el rendimiento operacional del sistema.
Energía renovable y autoconsumo
En octubre de 2015 se aprueba en España el conocido como real decreto de Autoconsumo [3], que regula las condiciones administrativas, técnicas y económicas de las modalidades de suministro de energía eléctrica con autoconsumo.
Dicho real decreto establece principalmente dos modalidades de autoconsumo (tipo 1 o suministro con autoconsumo y tipo 2 o producción con autoconsumo) con unas características técnicas y administrativas específicas. En concreto la modalidad tipo 2 permite la inyección en red remunerada, permitiendo el empleo de ésta como elemento equilibrador de la demanda y producción in-situ.
Ante este marco normativo, es tan importante el planteamiento técnico de la instalación como la planificación del modelo de gestión administrativa bajo el cual estará sujeta, que permita la viabilidad económica de la actuación. En este aspecto se ha estudiado la optimización del régimen de autoconsumo para el usuario final, de tal manera que no únicamente se obtengan los claros beneficios medioambientales, sino que también se busque el óptimo económico, maximizando el valor de la energía auto consumida mediante la integración de dispositivos de gestión inteligente de la demanda.
Con fecha 25 de mayo de 2017 el Tribunal Constitucional dicta sentencia, declarando inconstitucional el artículo 4.3 del RD de Autoconsumo, por ser contrarios al orden constitucional de distribución de competencias, devolviendo dichas competencias a las Administraciones de las CCAA, pudiendo abrir las puertas al autoconsumo compartido, lo que simplifica la instalación y mejora la rentabilidad económica del modelo energético propuesto.
El planteamiento en NIVALIS es el aprovechamiento máximo de cubiertas y otras superficies para instalación de tecnología fotovoltaica, generando electricidad in-situ que pueda ser aprovechada en su mayor parte para cubrir los servicios de forma instantánea (generación térmica, iluminación, equipamiento y movilidad eléctrica), favoreciendo el autoconsumo, pero inyectando el excedente instantáneo en la red, para su compensación estacional, alcanzando el objetivo de “cero emisiones”.
Movilidad
En NIVALIS se pretende fomentar modalidades alternativas de transporte limpio y no contaminante, mediante medidas incentivadoras y la restricción del uso de los vehículos con motor de combustión.
El aparcamiento situado a la entrada de la ciudad, permitirá estacionar los vehículos contaminantes a la entrada de NIVALIS, proporcionando otras alternativas eficientes y de bajo impacto ambiental, como servicios de transporte público eléctrico, préstamo de bicicletas o alquiler de vehículo eléctrico en modalidad de car-sharing.
El aparcamiento contará con una infraestructura de recarga de vehículos eléctricos, mediante energía 100% renovable (marquesinas fotovoltaicas), para los servicios de transporte público, alquiler y préstamo, así como para vehículos privados mediante el servicio de electrolinera.
Resultados
En cuanto al sector residencial del barrio 1 de la actuación, asociado a 899 viviendas, la potencia media por vivienda instalada en cubierta fotovotaica estaría alrededor de 4 kWp, lo que implica 3,6 MWp para este sector y una producción en torno a 5.200 MWh que permitiría cubrir de forma neta los consumos domésticos, incluyendo la carga de un vehículo eléctrico por vivienda de forma media para realizar un desplazamiento de 12.000 km anuales.
En la fase inical de pre-diseño se estima que la potencia instalada para cubrir todos los servicios en sus diferentes fases alcanzaría una potencia instalada de 14 MWp, distribuida de la siguiente forma.
Plataforma de gestión
Para la optimización y supervisión de la gestión de NIVALIS, se encuentra actualmente en proceso de definición una plataforma IoT de gestión inteligente de todos los aspectos implicados, que actúe como un centro de control de la ciudad, recogiendo los datos obtenidos de distintos dispositivos conectados a través de un despliegue de sensores, siendo capaz de gestionar los distintos servicios urbanos bajo reglas y modelos predictivos, transformándolos en información relevante, tanto para los ciudadanos, como para los gestores, a los que ayudará en la toma de decisiones. La plataforma contará con distintos niveles de acceso en función de su perfil: gestor, mantenedor, ciudadano residente y ciudadano visitante. Permitirá la gestión y el acceso a la información relevante de los distintos servicios (energía, movilidad, alumbrado público, calidad del aire, agua, seguridad y turismo) a través de una app ciudadana.
Conclusiones
Para la optimización y supervisión de la gestión de NIVALIS, se encuentra actualmente en proceso de definición una plataforma IoT de gestión inteligente de todos los aspectos implicados, que actúe como un centro de control de la ciudad, recogiendo los datos obtenidos de distintos dispositivos conectados a través de un despliegue de sensores, siendo capaz de gestionar los distintos servicios urbanos bajo reglas y modelos predictivos, transformándolos en información relevante, tanto para los ciudadanos, como para los gestores, a los que ayudará en la toma de decisiones. La plataforma contará con distintos niveles de acceso en función de su perfil: gestor, mantenedor, ciudadano residente y ciudadano visitante. Permitirá la gestión y el acceso a la información relevante de los distintos servicios (energía, movilidad, alumbrado público, calidad del aire, agua, seguridad y turismo) a través de una app ciudadana.
Agradecimientos
A los Ayuntamientos de Gójar y Dílar (Granada) y a la Dirección General de Urbanismo de la Junta de Andalucía por entender el carácter innovador de un proyecto que respeta a la Tierra y que piensa en las generaciones futuras. A la Organización BIOREGIONAL por aceptar la tutela y seguimiento del proyecto y considerar que está alineado con los objetivos de la iniciativa ONE PLANET LIVING, posicionado para ser reconocido como “Lider Nacional” o “Lider Planetario”.
Referencias
[1] U·rb atelier & CENER, 2017. Documento de Planes Directores de NIVALIS.
[2] Guidelines accompanying Commission Delegated Regulation (EU) Nº244/2012 of 16 January 2012 for calculating cost-optimal levels of mínimum energy performance requirementes form buildings.
[3] Real Decreto 900/2015, de 9 de octubre, por el que se regulan las condiciones administrativas, técnicas y econóicas de las modalidades de suministro de energía eléctrica con autoconsumo y de producción con autoconsumo.