El proyecto Excess ha demostrado cómo los edificios de energía casi nula pueden transformarse en edificios de energía positiva (PEBs). En concreto, Excess ha encabezado cuatro proyectos de demostración innovadores, introduciendo soluciones técnicas y constructivas que han permitido a los edificios producir más energía renovable de la que consumen en el transcurso de un año. Mediante la implementación de proyectos de demostración que abarcan las zonas climáticas mediterránea, continental, oceánica y nórdica, la iniciativa ha probado y validado soluciones PEB con replicabilidad potencial en toda Europa.
Liderado por Joanneum Research (Austria), la iniciativa comenzó en septiembre de 2019 y ha finalizado en noviembre de 2024. Cuenta con un presupuesto total de 9.210.808 euros, con la aportación de la Unión Europea de 7.886.231 euros. Un total de 21 socios de ocho países forman parte del proyecto. La participación española está representada por el Centro Nacional de Energías Renovables (Cener), la Agencia Andaluza de la Energía, Técnicas para la Restauración y Construcciones, S.A. (Trycsa) y Urb-atelier.
Iniciativas piloto de edificios de energía positiva
El proyecto Excess se ha materializado en cuanto proyectos de demostración que abarcan las zonas climáticas mediterránea (España), continental (Austria), oceánica (Bélgica) y nórdica (Finlandia). El caso de demostración español, que representa el clima mediterráneo, se ubica en el centro histórico de Valladolid y se trata de la Casa Palacio de los Miranda, un palacio renacentista del siglo XVI.
El proyecto ha incluido la rehabilitación completa del interior del edificio para crear nueve viviendas. Además, se ha modernizando la envolvente del edificio para minimizar la demanda energética sin modificar la estética de la fachada exterior protegida.
Dado que la luz solar es un recurso abundante en España, el proyecto se ha basado en maximizar la producción de electricidad mediante paneles fotovoltaicos convencionales instalados en la cubierta del edificio. La energía fotovoltaica producida abastece el consumo doméstico colectivo y dos estaciones de carga para vehículos eléctricos.
Estas estaciones forman parte del concepto PEB para promover la electromovilidad local en la zona. El excedente de energía fotovoltaica se almacena en una batería local o se envía a la red eléctrica. Además, el edificio incorpora características de diseño sostenible, como una envolvente y un aislamiento térmico interior muy eficientes, y ventilación natural y mecánica para recuperar el calor de las viviendas individuales.
El caso de demostración austriaco, que representa el clima continental, se ha llevado a cabo en ‘Tagger-Werk’, una antigua zona industrial al sur de Graz. El caso de demostración de Excess, un antiguo silo de producción de piensos, forma parte de un complejo de 19 edificios con una superficie construida de aproximadamente 31.000 m2. La principal innovación ha sido un elemento de fachada multifuncional con paneles solares fotovoltaicos integrados y una bomba de calor geotérmica, vinculado con un sistema de control inteligente de la comunidad energética y un concepto de facturación de energía.
El suministro energético de toda la zona se ha garantizado principalmente mediante energía renovable de producción local (energía solar, bombas de calor de aguas subterráneas, minicentrales hidroeléctricas). Además, se han integrado elementos innovadores para la transferencia de carga, el almacenamiento, la integración de usuarios y la interacción con la red eléctrica local, complementados con un sistema de control inteligente y predictivo para lograr la máxima flexibilidad energética.
El proyecto de demostración de climática oceánico, en Bélgica, se encuentra en una zona residencial de Hasselt. El proyecto consta de 68 apartamentos y 22 viviendas destinadas a viviendas sociales. Las unidades residenciales están conectadas a una pequeña red de calefacción urbana que se calienta mediante diferentes fuentes de energía térmica (bombas de calor geotérmicas, bombas de calor geotérmicas de gas y calderas de gas de apoyo).
El sitio de demostración incluye una bomba de calor inverter multifuente que reemplaza el sistema original de gas. La bomba de calor utiliza energía solar térmica y geotérmica como fuente de baja temperatura. Además, una pequeña red térmica en el sitio distribuye el calor a las unidades de interfaz térmica de los apartamentos.
Los paneles PVT (paneles fotovoltaicos y térmicos combinados) y una pequeña turbina eólica en la azotea del edificio de demostración proporcionan electricidad renovable. Además, todo el sistema energético (tanto la producción como la demanda) está controlado, monitorizado y optimizado por un Sistema de Gestión Energética del Edificio (BEMS) central. Esto se traduce en un mayor autoconsumo de energía renovable de producción local y una reducción de las pérdidas térmicas del sistema de distribución de calor.
Por último, la ciudad de Helsinki (Finlandia) ha sido elegida como representante del clima nórdico. El edificio de demostración Excess está ubicado en el distrito de Kalasatama, consta de ocho plantas y apoyará la transición del parque inmobiliario de Helsinki. Al demostrar la viabilidad de soluciones de energía casi nula y positiva para edificios residenciales y mixtos, el proyecto contribuirá a la implantación de un nuevo estándar de bajas emisiones de carbono para el sector inmobiliario de la ciudad.
El sistema energético implementado en la Central de Energía de Kalasatama (PEB) es un sistema híbrido de energía geotérmica. Combina pozos geotérmicos semiprofundos con colectores coaxiales en pozos de aproximadamente 800 metros de profundidad, bombas de calor, paneles fotovoltaicos y paneles solares térmicos PVT que producirán electricidad y calor para el edificio.
Para aumentar la temperatura a un nivel adecuado para la calefacción y el agua caliente sanitaria, el sistema híbrido utiliza el calor de los paneles PVT, la ventilación y la geotermia con bombas de calor. La estructura del edificio, la calefacción, la ventilación y el aire acondicionado se diseñarán con la máxima eficiencia energética. Para optimizar el rendimiento general del sistema energético, un sistema de control inteligente integrado permite la respuesta a la demanda y el intercambio bidireccional de electricidad.
Nuevos materiales, tecnologías y sistemas tecnológicos integrados
En general, el proyecto Excess se ha guiado por un enfoque Smart (específico, medible, alcanzable, relevante y orientado al tiempo) para alcanzar sus objetivos. Al hacerlo, el consorcio del proyecto ha generado impactos mensurables, incluido el avance de nuevos materiales, tecnologías y sistemas tecnológicos integrados; la optimización de la interacción de la generación, el almacenamiento y el consumo de energía local a nivel de edificio y distrito; la promoción de un enfoque centrado en el usuario, así como la difusión, comunicación, replicación y explotación efectivas de actividades y una mejor aceptación en el mercado.
Respecto a los tres objetivos clave del proyecto Excess, en primer lugar, los proyectos de demostración han explorado cómo se puede integrar una gama de soluciones técnicas PEB, que aprovechan las opciones de generación de energía renovable y las tecnologías de almacenamiento de energía más ventajosas para las cuatro zonas climáticas. Excess apunta a una aceptación del mercado del 10% para sus paquetes de tecnología PEB rentables hasta 2030.
Además, se han introducido soluciones PEB que empoderen a los consumidores, permitiéndoles participar activamente en la gestión de su consumo energético en respuesta a las señales enviadas por los operadores del sistema o del mercado.
En tercer lugar, reconociendo la urgente necesidad de modelos financieros y comerciales para impulsar una mayor implementación de PEB en Europa, Excess ha utilizado los casos de demostración para identificar soluciones rentables que incorporen ingresos potenciales del mercado y flexibilidades. También ha explorado las oportunidades que ofrece la nueva directiva del mercado eléctrico de la UE para implementar interacciones avanzadas entre el edificio y la red.