Comunicación presentada al II Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autores
- Jose M. Maseda, Investigador, Tecnalia Research & Innovation
- Francisco Rodríguez Pérez-Curiel, Investigador, Tecnalia Research & Innovation
Resumen
El objetivo del proyecto europeo BRICKER es el desarrollo de un sistema escalable, adaptable, de alta eficiencia energética para la rehabilitación de edificios públicos no residenciales, que permita lograr una drástica reducción del consumo energético y de los gases de efecto invernadero en este tipo de edificios. El sistema se fundamenta en: soluciones de rehabilitación de la envolvente para la reducción de la demanda mediante tecnologías innovadoras; tecnologías de producción de energía cero-emisiones mediante sistemas de cogeneración innovadores que utilizan recursos renovables disponibles en el entorno; y desarrollo de estrategias de integración y operación para la implementación de la solución, así como guías para el diseño, puesta en marcha y mantenimiento de las soluciones desarrolladas.
Introducción
Los edificios terciarios suponen un porcentaje cercano al 25% del parque total edificado en Europa, y dadas sus características constituyen un sector más heterogéneo y complejo que el residencial, en cuanto a uso y características constructivas. Se estima que de este parque no residencial, la mayor parte se dedica al uso comercial, seguido por el uso de oficinas. En cuanto a su propiedad, se estima que el 31% del parque edificado no residencial en Europa es de titularidad pública (BPIE, 2011), lo que convierte a este segmento en el marco más adecuado para desarrollar el papel ejemplarizante que la Directiva 2012/27/EU demanda de las administraciones públicas.
El estudio y caracterización del consumo energético y las emisiones asociadas al sector de la edificación no residencial revisten una especial complejidad, dado que los consumos parciales de diferentes usos energéticos (calefacción, refrigeración, iluminación, ventilación, y otros equipos) sufren gran variación en función del uso del edificio. En cualquier caso, se detecta una tendencia general al incremento del consumo de energía eléctrica (en los últimos 20 años, el consumo eléctrico en los edificios no residenciales en Europa ha aumentado un 74%), debido principalmente al incremento de penetración de equipamientos TIC, sistemas de aire acondicionado etc.
Del análisis combinado de las intensidades energéticas y los esquemas de propiedad de los diferentes usos de edificios no residenciales, podemos extraer las siguientes conclusiones:
- Los edificios con mayor tasa de titularidad pública (Oficinas, equipamientos educativos, deportivos y hospitalarios) presentan en general una alta intensidad energética (consumo anual de energía por unidad de superficie).
- Analizando la tendencia en los usos energéticos de los últimos 20 años, vemos cómo el gas y la energía eléctrica son las fuentes más utilizadas, y su tendencia es al alza, en detrimento de los combustibles.
Ante este escenario, se considera que para llevar este segmento del parque edificado hacia el paradigma EECN, se requiere un enfoque integral que contemple:
- La reducción de la demanda energética mediante tecnologías de optimización de la envolvente.
- El desarrollo e integración de soluciones de cogeneración basada en renovables que produzcan electricidad y calor de acuerdo a los recursos renovables disponibles localmente, tanto a escala del edificio como a escala urbana.
- Integración y optimización de los sistemas y su operación desde las perspectivas de coste y ciclo de vida.
El Proyecto
El proyecto BRICKER, participado por 18 socios de España, Alemania, Italia, Bélgica, Polonia y Turquía, bajo la coordinación de ACCIONA, con un presupuesto de 12M€ cofinanciado por la Unión Europea y con una duración de 4 años (2013-2017), plantea el desarrollo e implementación de un paquete de soluciones de rehabilitación para el parque de edificios públicos no residenciales, con el objetivo de conseguir reducciones drásticas (>50%) en su consumo de energía, basándose en:
- Soluciones avanzadas para la rehabilitación de envolventes a través de la industrialización, del uso de aislantes innovadores y de ventanas multifuncionales de alto rendimiento.
- El desarrollo de tecnologías “cero emisiones” de abastecimiento energético basadas en sistemas de cogeneración alimentados por fuentes renovables disponibles en el ámbito local.
- El desarrollo de estrategias de operación, integradas y específicas de las tecnologías desarrolladas en el marco del proyecto, así como de guías para su diseño, puesta en marcha y mantenimiento.
Material y métodos
Definidas estas tres líneas de trabajo, el proyecto se enfoca en el desarrollo e implementación de las siguientes tecnologías y metodologías:
Para la reducción de demandas a través del trabajo en la envolvente se plantean tres tecnologías innovadoras:
- Desarrollo de un compuesto aislante basado en espumas de Poliuretano con PCMs embebidos. Dicho compuesto, mediante la adición de materiales de cambio de fase, incrementa la capacidad térmica del aislante, al tiempo que aumenta su capacidad para almacenar energía. De este modo no solo se minimizan las pérdidas térmicas por la envolvente, sino que contribuye a mejorar el rendimiento y fiabilidad de los sistemas de abastecimiento térmico.
- Desarrollo de una fachada ventilada basada en materiales reciclados para la mejora del comportamiento de la envolvente térmica. A las ventajas tradicionales de este tipo de fachadas (buen rendimiento en verano e invierno, protección frente a lluvia, fácil industrialización, amplias posibilidades de diseño, etc.) se añaden las mejora de sus características ambientales al contar con un novedoso sistema de anclaje basado en materiales reciclados, que contribuye a disminuir su impacto en términos de reducción de residuos, de coste y de energía embebida.
- Desarrollo de un sistema de ventilación con recuperación de calor integrado en las carpinterías, que pretende mejorar tanto los aspectos relacionados con el consumo energético asociado con la renovación de aire, como las implicaciones sobre la calidad del aire, especialmente relevantes en edificios de pública concurrencia.
En el ámbito de las tecnologías para el abastecimiento energético, se trabaja en las siguientes tecnologías:
- Desarrollo de un equipo de cogeneración basado en tecnología del Ciclo Orgánico de Rankine (ORC) para producir simultáneamente calor y electricidad, con una potencia eléctrica de 150kW y una potencia térmica de 600kW, alcanzando un rendimiento estacional del entorno del 20%. Este sistema puede ser integrado con diferentes fuentes de energía renovable. (biomasa, solar térmica, geotermia, etc.)
- Desarrollo de captadores solares cilindros parabólicos integrables en la cubierta de los edificios, con temperatura de salida de 270 a 300ºC, optimizados para dar servicio al sistema de ORC.
Finalmente, el proyecto trabaja en el desarrollo de un sistema de control integral del conjunto de las tecnologías desarrolladas, acoplado a una base de datos climáticos y predicciones meteorológicas para la optimización de los recursos renovables locales en tiempo real.
Tras la primera fase de desarrollo de las diferentes tecnologías, el proyecto demostrará el sistema BRICKER en tres edificios reales, en diferentes condicione de uso, climáticas y constructivas. Se han identificado para ello tres edificios públicos localizados en Bélgica (uso docente), España (uso administrativo) y Turquía (uso sanitario).
Discusión y conclusiones
Los edificios no residenciales encierran uno de los principales potenciales de ahorro energético del parque edificado en Europa, a la vez que se constituyen como un sector muy adecuado para visibilizar el papel incentivador y ejemplarizante que las administraciones públicas deben tomar en el impulso a la rehabilitación energética.
Hospitales, oficinas y centros educativos contienen el potencial de ahorro energético más alto para las administraciones públicas.
Las soluciones a diseñar requieren de un alto grado de integración tecnológica, así como de un planteamiento integral
El Proyecto BRICKER propone un paquete de soluciones integral para una disminución drástica del consumo de energía de los edificios públicos no residenciales, con las siguientes características:
- Soluciones limpias y eficientes: La minimización de la demanda a causa de la intervenciones en la envolvente, el uso de energías renovables y la optimización en la operación de los sistemas a través de tecnologías de control aseguran un incremento drástico en le eficiencia de la solución integral desarrollada por BRICKER.
- Soluciones rentables: Se estima que el periodo de retorno de las inversiones contempladas en el paquete BRICKER será de 7 años, dad la reducción de demanda, la auto generación de energía, y las reducciones de intensidad energética esperadas. Adicionalmente, la aplicación de economías de escala a la solución integral desarrollada puede mejorar esta tasa de retorno, contribuyendo a su mejor replicabilidad.
- Soluciones replicables: La diversidad de escenarios de rehabilitación a escala europea está considerada en el Proyecto, y junto a la implementación de tres demostradores en condiciones muy diversas, contribuirán a demostrar de manera práctica, la flexibilidad y replicabilidad de la solución integral desarrollada.
- Soluciones escalables: Las tecnologías desarrolladas son, por planteamiento y diseño, fácilmente escalables, y adaptables a escenarios tanto de edificio único como de entorno urbano.
Se desarrollan y demuestran diferentes soluciones tecnológicas para la rehabilitación de envolvente y el abastecimiento de energía (térmica y eléctrica) basadas en fuentes renovables.
Las soluciones desarrolladas se demostrarán en edificios reales, y se habilitarán instrumentos para maximizar su impacto y replicabilidad en el parque público no residencia en Europa.
Reconocimientos
Los autores desean expresar su agradecimiento a la Comisión Europea, por su apoyo a través del 7º Programa Marco de Investigación y Desarrollo (2007-2003), así como a los integrantes del consorcio que participa en el proyecto, sin cuya participación éste no sería posible: Acciona infraestructuras S.A, Fundación CARTIF, CEMOSA, Consejería de Agricultura, Desarrollo rural, Medio Ambiente y energía de la Junta de Extremadura, Fundación Tecnalia Research & Innovation y Expander Tech S. L. (España), Accademia Europea Bolzano, Fondazione Bruno Kessler, Laterizzi Gambetola SRL (Italia),Steinbeis Innovation GmbH (Alemania), Dokuz eylul universitesiOnur Enerji, Ozyegin University (Turquía), Purinova (Polonia), Greencom Development, Province de Liege, Université de Liege, y Youris.com (Bélgica).
Referencias bibliográficas
- Buildings Performance Institute Europe (BPIE), Europe’s buildings under the microscope, 2011.
- Directiva 2012/27/EU, de Eficiencia Energética en la edificación (refundido).