Comunicación presentada al III Congreso Ciudades Inteligentes:
Autores
- Koldo Urrutia Azcona, Investigador, Tecnalia Research & Innovation
- Francisco Rodríguez Pérez-Curiel, Project Manager, Tecnalia Research & Innovation
Resumen
Roadmap to Low-Carbon Economy afirma que Europa puede neutralizar la mayor parte de sus emisiones de CO2 para 2050 (Comisión Europea, 2011). Para afrontar esta transición, las ciudades necesitan estrategias de planeamiento integrado que permitan adaptar su funcionamiento hacia sistemas de energía cero emisiones, aumentando al mismo tiempo la eficiencia energética y la producción a través de fuentes renovables. Esta comunicación, basada en el análisis del proyecto europeo SmartEnCity – Towards Smart Zero CO2 Cities across Europe coordinado por Tecnalia Research & Innovation, analiza a través de las experiencias piloto a nivel de distrito de Vitoria-Gasteiz (ES), Tartu (EE) y Sønderborg (DK) el concepto estratégico Smart Zero Carbon City, identificando los factores clave que guíen la transición de las ciudades a alcanzar sistemas energéticos descarbonizados.
Palabras clave
Smart Zero Carbon Cities, Planeamiento Integrado, Emisiones CO2, Eficiencia Energética, TICs, Descarbonización
Introducción
Los entornos urbanos concentran en estos momentos más de la mitad de la población mundial, llegando según las estimaciones a sobrepasar el 70% de la población para 2050 (OECD, 2014). Esta concentración implica que la mayor parte de los retos del futuro se ubicarán en las ciudades, así como las oportunidades que surgirán de sus posibles soluciones.
En la actualidad, las áreas urbanas se han convertido en sistemas complejos, donde las estructuras físicas, sociales y económicas dependen de las múltiples interacciones entre sus ciudadanos, empresas y administraciones, e incluso de la interacción de éstos con otros núcleos urbanos de este marco globalizado. Este escenario se complejiza más, si cabe, en el contexto europeo, donde la relevancia de la ciudad consolidada implica la aparición de elementos de obsolescencia que requieren de acción urgente. Estas interacciones conllevan una alta actividad económica y social que, en la actualidad, compromete al sistema energético y provoca un alto impacto medioambiental, resultando en implicaciones negativas para el flujo de materiales, la emisión de gases de efecto invernadero, el cambio climático o la dependencia de combustibles fósiles, entre otros. Es necesario entender cómo combinar un crecimiento económico que afiance la inclusión social de todos los agentes de la ciudad con una definición cuidadosa de los límites medioambientales, para afianzar un incremento de la calidad de vida de los ciudadanos y del entorno que les rodea.
Las ciudades necesitan profundizar en una comprensión que proporcione un funcionamiento más resiliente, con el objetivo de un desarrollo urbano más sostenible que minimice esta dependencia energética. La identificación de tecnologías y elementos innovadores que aporten valor al proceso de eliminación de las emisiones de carbono en nuestras ciudades tendrá además un papel relevante en el mercado actual y futuro. En el camino hacia la descarbonización de las ciudades, el sistema energético en su conjunto es una pieza clave, ya que casi la totalidad de las emisiones de CO2 que se generan en el ámbito urbano provienen de su actividad. Además, esta transición se compone de procesos de evolución que implican cambios en las necesidades, los deseos, las instituciones, la cultura y las prácticas de nuestra sociedad en su conjunto (Kemp et. al, 2007). De acuerdo con esta visión intersectorial, el Energy Roadmap 2050 de la Comisión Europea afirma que esta transición energética tendrá que ir más allá de la evolución tecnológica (2011), apoyándose en cambios socio-técnicos que soporten el proceso.
Por todo ello, surge la necesidad de un concepto que explicite esta visión y sus objetivos, haciendo de paraguas de todas las iniciativas e intervenciones que requiere esta ambiciosa transición. Inmerso en este contexto, este trabajo define el término Smart Zero Carbon City (SZCC) y sus implicaciones como concepto estratégico, e identifica los factores clave a incluir en una visión que pueda promover las adaptaciones necesarias para solventar las barreras que impiden alcanzar entornos urbanos cero emisiones. Con este propósito, se toma como caso estudio el proyecto SmartEnCity, cofinanciado por la Unión Europea bajo el programa Horizonte 2020, que se ha utilizado como campo de pruebas para la reflexión expuesta en este trabajo.
Smartencity – towards smart zero co2 cities across Europe
En la actualidad, la gran mayoría de las ciudades no cuenta con estrategias de largo recorrido que tengan por objetivo la descarbonización total. Por ello, resulta necesario elaborar estrategias que ejerzan de paraguas para las diversas políticas y líneas de actuación del ámbito, y así todas converjan en este último objetivo común.
Dada la necesidad de disponer de un marco de referencia inicial para elaborar estas estrategias, el projecto SmartEnCity – Towards Smart Zero CO2 Cities across Europe propone la definición del concepto Smart Zero Carbon City como elemento que explicite la visión y el objetivo a alcanzar.
Una Smart Zero Carbon City (SZCC) es un entorno urbano eficiente en recursos donde la huella de carbono ha sido eliminada; la demanda energética se limita al mínimo a través del uso de tecnologías de control de demanda que ahorran energía y promueven la concienciación social; la producción energética es completamente limpia y renovable; y las fuentes de energía son gestionadas inteligentemente por agentes públicos/privados y ciudadanos eficientes y concienciados (SmartEnCity Consortium, 2015).
Como indica la definición, el objetivo principal se centra en la eliminación de la huella de carbono de los entornos urbanos, estableciendo una serie de requisitos complementarios para alcanzar este objetivo. Basado en este concepto, el proyecto SmartEnCity trata de llevar a la práctica esta visión a través de intervenciones de distrito que reduzcan la demanda energética y maximicen el aporte de energías renovables. Para ello, estas intervenciones hacen uso de tecnologías innovadoras para la rehabilitación energética de edificios e infraestructuras, la implementación de medios de transporte más sostenibles y un control inteligente a través de las TICs, tratando al mismo tiempo de incrementar la conciencia ciudadana en estos ámbitos.
Esta perspectiva integrada de las intervenciones de distrito se lleva a la práctica en demostradores situados en las ciudades faro del proyecto: Vitoria-Gasteiz (España), Tartu (Estonia), y Sonderborg (Dinamarca). Las actuaciones en estas tres ciudades de pequeño y medio tamaño serán capaces de ofrecer valiosas lecciones, como la extraída en este trabajo, para la futura descarbonización de los entornos urbanos. Algunas de las medidas a implementar comprenden la rehabilitación energética de edificios a nivel de distrito; implantación de redes district heating alimentadas por biomasa; despliegue de vehículos eléctricos y estaciones de recarga; sistemas de gestión energética inteligente a nivel de vivienda, edificio y distrito; mejoras en la eficiencia del alumbrado público; o el despliegue de flotas de autobuses alimentados por biogás, entre otras actuaciones. Todo ello con el objetivo último de conseguir alcanzar el modelo SZCC.
A través de la coordinación, seguimiento y estudio en profundidad de SmartEnCity y las actividades en sus demostradores, este trabajo expone el resultado del análisis de las dinámicas acontecidas en el proyecto. Este análisis tiene el objetivo de detectar las barreras existentes en el proceso de descarbonización de los entornos urbanos para identificar los factores clave que puedan llevar a una implantación efectiva del concepto SZCC en nuestras ciudades. Estos factores se exponen a continuación.
Factores clave para el desarrollo e implantación del modelo Smart Zero Carbon City
Estos factores pretenden favorecer una dinámica de transformación continua del sistema energético de las ciudades. Esta transición hacia un modelo hipocarbónico requiere de medidas adicionales a las estrictamente tecnológicas, por lo que el compromiso de todos los agentes implicados en el proceso es fundamental. Este apartado identifica los factores considerados clave para el desarrollo e implantación del modelo SZCC en nuestras ciudades.
Adaptación de estructuras de los agentes involucrados
Uno de los factores fundamentales para posibilitar la descarbonización de nuestras ciudades es la adaptación de las estructuras de los agentes involucrados en todas aquellas funciones que pueden posibilitar esta transición.
Esta adaptación se centra en el incremento de la capacidad de los organismos públicos de planear, gestionar y financiar proyectos de regeneración urbana integrada a todos los niveles (local, regional, nacional y europeo), a través de la capacitación de los distintos agentes y una coordinación multinivel efectiva. Este proceso de adaptación, en términos generales, se apoya en el cumplimiento de los siguientes hitos:
- Identificación de los actores clave a nivel local, regional y nacional involucrados en la eficiencia energética y el planeamiento urbano, tanto en el sector público como privado.
- Desarrollo de las capacidades de la administración pública de promover el trabajo colaborativo para un enfoque integrado en proyectos de eficiencia energética y regeneración urbana. Este proceso colaborativo se puede apoyar en procesos formativos de interacción, como talleres o foros.
- Fomento de la participación ciudadana en procesos de regeneración urbana desde la fase de diagnóstico para la identificación de las soluciones desde el punto de vista técnico, de financiación y gestión.
- Composición de equipos multidisciplinares para un diagnóstico preciso e integrado de la ciudad, tratando de maximizar el impacto de la eficiencia energética en los procesos de regeneración urbana.
- Desarrollo de un papel ejemplar por parte de las administraciones públicas en la promoción de la energía sostenible, la rehabilitación y la regeneración urbana.
De este modo, los distintos agentes serán capaces de identificar sinergias más fácilmente, tanto a nivel técnico como de gestión y financiación, impactando positivamente en la viabilidad y el éxito de los planes y proyectos.
Aplicación de estrategias, normativas y políticas
La definición de estrategias de largo recorrido en términos de descarbonización tendrá que estar alineada con la aplicación de normativas y políticas ambiciosas que permitan abordar esta transición energética. Para el desarrollo de proyectos concretos de impacto que acerquen un objetivo tan ambicioso, resultan necesarias algunas medidas que creen un contexto más favorable.
- Revisión de políticas actuales y sus mecanismos de gestión y financiación, así como la coordinación de los mecanismos de financiación entre distintos niveles de la administración pública. Este análisis revelará barreras y oportunidades para la integración de la eficiencia energética en los planes y proyectos de regeneración urbana. Los talleres de capacitación propuestos en las líneas anteriores pueden ser un campo propositivo adecuado donde contrastar nuevas posibles soluciones.
- Conseguir un entendimiento entre políticas europeas, nacionales, regionales y locales, considerando las diferencias entre regiones, estructuras urbanas y otras particularidades. Es fundamental llevar a cabo un análisis previo específico para cada entorno de regeneración urbana; las mismas prescripciones no son aplicables a todas las situaciones.
- Compromisos políticos consensuados y de largo recorrido que permitan el despliegue de acciones y planes concretos a medio y largo plazo en busca de la descarbonización. Además, estos compromisos crearán un marco estable más favorable para la inversión privada en este ámbito.
- Desarrollo de estrategias de descarbonización a todos los niveles (local, regional, nacional), con planificación y despliegue de medidas concretas.
Estas medidas serían capaces de crear un marco más adecuado para el desarrollo de planes y proyectos concretos de regeneración urbana. A ese nivel, la implantación de una metodología de regeneración urbana integrada hacia la descarbonización de las ciudades tendría mayor impacto, guiando un modelo en constante evolución a través de un trabajo iterativo de planeamiento, intervención y evaluación de las actuaciones. Un esbozo de esta metodología de regeneración de urbana debería comprender las siguientes fases:
- Involucración de agentes.
- Definición de necesidades y diagnóstico.
- Definición de objetivos de intervención y elementos innovadores a incorporar.
- Planificación integrada de la intervención urbana, incorporando gestión, fuentes de financiación, y participación.
- Definición de una base de monitorización de la intervención, incluyendo la definición de indicadores (Key Performance Indicators).
- Intervención y monitorización.
- Evaluación de la intervención e informe de impactos.
- Identificación de aportaciones para futuras actuaciones.
Este tipo de actuaciones tratarían de incorporar elementos innovadores, convirtiendo cada actuación en un pequeño test que, de resultar exitoso, podría replicarse en otros proyectos de la ciudad. Este proceso iterativo de evolución en el desarrollo y las tecnologías de intervención generaría una oportunidad clara de sinergia e innovación en el sector, contando con la ciudad como laboratorio.
Nicho de mercado entorno a la descarbonización
La distancia entre el panorama energético actual y la ambición del objetivo, hacen necesaria una potenciación de un nicho de mercado para la industria entorno a la descarbonización de las ciudades, que incluya el conocimiento y la innovación tecnológica asociados que permitan salvar esa distancia.
La potenciación de este nicho necesitará de los distintos miembros de la cadena de valor, además de la implicación de los profesionales de diversos sectores – regeneración urbana, rehabilitación energética, transporte, tratamiento de residuos, proveedores energéticos, etc.- y tecnologías –energías renovables, sistemas de almacenamiento energético, TICs, nuevos materiales, etc.-. Para ello, resultará decisivo involucrar al sector privado, y que la industria del entorno lidere este reto de innovación tecnológica, generando una ventana de oportunidad en el mercado de la descarbonización.
Diversificación de fuentes y tecnologías energéticas
Para que la transición hacia la descarbonización de las ciudades llegue a producirse, es necesaria una diversificación de las fuentes de energía. Hoy día, tanto en España como en la mayoría de regiones a nivel global, el panorama energético se encuentra dominado por el peso de los combustibles fósiles, especialmente del petróleo. Este tipo de combustibles son los principales responsables de las emisiones de CO2 generadas en las ciudades, y por ello es fundamental reducir su consumo y dependencia en favor de un aumento progresivo de las fuentes de energía renovables en el mix energético.
En esta irrupción de las energías renovables, resultan especialmente relevantes las fuentes de generación a nivel local, puesto que implican un intercambio de materia y energía menor entre la ciudad y su entorno natural, favoreciendo el funcionamiento del metabolismo urbano. Recientemente Francia, al igual que algunas de las capitales de países nórdicos, ha aprobado normativa por la que los edificios de nueva construcción están obligados a implantar superficies ajardinadas o paneles solares en cubierta, aprovechando el potencial de fijación del carbono o generación energética de estas medidas dada la enorme superficie potencial de implantación a nivel de ciudad. Otras fuentes de generación local, como las minihidráulicas, minieólicas, geotérmicas, de biomasa o marinas cuentan con un margen de implantación amplio en los próximos años, así como la sinergia a explotar entre la considerable generación de residuos de las ciudades y su potencial de producción energética para redes térmicas de distrito y electricidad (incineración, biogás, calor de plantas de compostaje, etc.).
En términos de diversificación energética, el IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía) cuenta con diversos programas, información y acceso a financiación que pueden resultar de interés. Respecto a las tecnologías relacionadas con el ámbito energético, es necesaria una diversificación y desarrollo de las tecnologías actuales, asegurando a su vez la compatibilidad con las infraestructuras existentes. Uno de los retos más importantes es la flexibilización de la relación generación/demanda y el acomodo del aporte variable de algunas fuentes renovables, a través de nuevos sistemas de almacenamiento y tecnologías de conversión. Algunos ejemplos son los ciclos de Rankine, las bombas de calor a escala de distrito, o las baterías de vehículos eléctricos, tecnologías que permiten el intercambio (algunas de modo bidireccional) o conversión de energía entre distintos sectores (eg.: movilidad urbana<>electricidad del edificio) o tipos de energía (térmica/eléctrica). En esta línea, la identificación y despliegue de tecnologías habilitadoras esenciales (KETs), con especial atención a las TICs, es fundamental para la monitorización y gestión inteligente de los recursos energéticos involucrados.
Discusión y conclusiones
La evolución hacia un modelo de ciudad inteligente es actualmente el vector de transformación urbana más innovador, y la descarbonización del entorno urbano uno de sus objetivos prioritarios. Este vínculo entre la Smart City y el paradigma Cero emisiones, sitúa al desarrollo tecnológico como una herramienta de gran valía para la mejora en la calidad de las ciudades. Por un lado, el concepto Smart Zero Carbon City presentado en este trabajo constituye una referencia a utilizar por cualquier ciudad que tenga entre sus objetivos la firme determinación de eliminar sus emisiones de carbono. La definición presentada expone y sintetiza claramente el objetivo a alcanzar, así como los tres pilares que lo sustentan: la limitación al máximo de la demanda energética, una producción energética completamente renovable, y una gestión inteligente de los recursos. Por otro lado, el análisis profundo de las dinámicas del proyecto SmartEnCity ha permitido extraer los identificados como factores clave para la implantación y desarrollo del modelo SZCC en las ciudades. Estos factores provienen de problemáticas reales identificadas en distintas intervenciones y, al igual que el concepto SZCC, constituyen recomendaciones valiosas para cualquier ciudad que persiga la descarbonización o procesos concretos de regeneración urbana integrada con el mismo objetivo.
Como el texto constata, la problemática de la descarbonización del sistema energético de nuestras ciudades es compleja, comprendiendo un amplio abanico de retos a los que hacer frente. De hecho, atendiendo al incremento del flujo migratorio hacia las ciudades, cada vez será mayor la presión que soporten los distintos sistemas urbanos, y en consecuencia más específica e integrada tendrá que ser la respuesta futura a cada una de estas barreras. Como se advierte, esta transición energética plantea retos a los que la innovación tecnológica será capaz de responder. Sin embargo, requieren especial mención aquellos factores no tecnológicos, más ligados a los aspectos políticos, normativos, estratégicos, de gestión y financiación de las actuaciones, o de gobernanza, identificados como las barreras de mayor entidad en esta transición hacia la futura descarbonización de nuestras ciudades.
Agradecimientos
Agradecer a la Comisión Europea la cofinanciación del proyecto SmartEnCity, así como a los integrantes del consorcio su colaboración en el mismo. Agradecer de igual modo al Departamento de Vivienda de Gobierno Vasco su implicación y apoyo a la innovación en materia de Smart Cities y Regeneración Urbana. Y, por último, un agradecimiento especial a los investigadores Luis Fontán Agorreta y Francisco Javier Díez (IK4 Research Alliance) por su valiosa experiencia e implicación en el análisis y revisión de los contenidos de esta comunicación.
Referencias
- Kemp, R., Loorbach, D., Rotmans, J., 2007, Transition management as a model for managing processes of co-evolution, The International Journal of Sustainable Development and World Ecology 14.
- OECD, 2014, National governments enabling local action, Cities and Climate Change, Bloomberg Phil.
- Comisión Europea, 2011, A Roadmap for moving to a competitive low-carbon economy in 2050, (20 Enero 2017).
- SmartEnCity Consortium, 2015, smartencity.eu/ (2 Febrero 2017).