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2021Autoconsumidores - ModelosDistritos

València dispone, técnicamente, de tejados para generar el 99% de su demanda eléctrica residencial

  • El estudio concluye que el potencial técnico (total de superficie instalable, no económicamente viable) permitiría generar un volumen de energía equivalente al 99% de la demanda eléctrica residencial anual, y el 37% de la demanda eléctrica anual total.
  • El estudio asume que los edificios con excedentes de generación eléctrica: edificios públicos, viviendas de pocas alturas, edificios comerciales aislados… intercambian electricidad con los edificios con exceso de demanda: edificios residenciales de más de 5 alturas.
  • Los resultados invitan a construir masivamente en tejados donde ya es económicamente viable (edificios con exceso de demanda), y a desarrollar modelos como las comunidades de energía y el balance neto para incentivar el despliegue en el resto de tipologías.

 

Un estudio de varios investigadores del Instituto de Ingeniería Energética publicado en Renewable Energy concluye que la ciudad de València dispone de tejados para generar electricidad por un volumen de hasta el 99% de su demanda eléctrica residencial anual, y el 37% de la demanda eléctrica anual total.

El artículo publicado en Renewable Energy ha sido elaborado por Tomás Gómez, Tommaso Brazzini, David Alfonso y Carlos Vargas, y lleva por título “Analysis of the potential for PV rooftop prosumer production: technical, economic and environmental assessment for the city of Valencia (Spain)“.

Los autores del trabajo se marcaron los siguientes objetivos:

a) determinar el potencial técnico instalable en las cubiertas de las tipologías de edificaciones dominantes en la ciudad: bloques de viviendas, alquerías, edificios públicos y edificios comerciales e industriales.

b) calcular la rentabilidad económica de las instalaciones fovoltaicas en cubiertas y tejados, en términos de coste de la inversión, ahorros anuales y periodo de retorno. Se calcula el potencial económicamente viable con un enfoque de mercado, por comparación con el LCOE de la electricidad de la red, en cada una de las tipologías de edificación definidas.

c) estimar los beneficios medioambientales de las instalaciones, en términos de menores gases de efectos de invernadero, dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno.

Las conclusiones de este trabajo servirán de input para la hoja de ruta de transición energética para 2050 de la ciudad de València, que elabora el Ayuntamiento de València como componente de la misión “València ciudad neutra” y la Estrategia Urbana 2030.

El estudio desarrolla trabajos técnicos previos de la Cátedra de Transición Energética Urbana de la UPV para el proyecto ProSumE (Enabling Energy Prosumers Services), desarrollado entre 2016 y 2019, con el objetivo de impulsar el modelo de prosumidores en la ciudad de València. El proyecto ProSumE fue liderado por Las Naves, el centro de innovación social y urbana del Ayuntamiento de València, y coordinó los esfuerzos del Instituto de Ingeniería Energética (IIE) de la UPV, la Fundación València Clima i Energia, el Instituto Universitario de Investigación en Economía Social, Cooperativismo y Emprendimiento (IUDESCOOP) de la Universidad de València y la Asociación Valenciana de Empresas del Sector de la Energía (AVAESEN). EIT Climate Kic financió el proyecto.


	







			
 
		

	
 


		

	

		

			

				

      

        
 
          

            
          

        

      

    

			
 
		

	
 


		

	

		

			

				


	

		
Figura 1. Artículo publicado en Renewable Energy.

	







			
 
		

	
 


		

	

		

			

				


	

		
Contexto y motivación




Existe un consenso creciente acerca de que las ciudades europeas, que consumen 2/3 de la energía y son responsables del 70% de las emisiones, deben ser más ambiciosas para cumplir con el objetivo de hacer de la Unión Europea una economía neutra en emisiones de carbono en 2050.


El modelo del prosumidor que produce buena parte de la energía que consume es una pieza clave para avanzar en esta dirección. La generación fotovoltaica en cubiertas y tejados permite desplegar este modelo en las ciudades, como alternativa y complemento a la ocupación extensiva de plantas fotovoltaicas en zonas rurales.


Realizar todo el potencial del modelo de prosumidor requiere, sin embargo, no sólo de inversiones en instalaciones solares en cubiertas y tejados. También necesita, como concluye este estudio, de medidas regulatorias y políticas de apoyo como el balance neto, que harían viable un segmento de instalaciones que ahora no lo son.

	







			
 
		

	
 


		

	

		

			

				


	

		

	







			
 
		

	
 


		

	

		

			

				

      

        
 
          

            
          

        

      

    

			
 
		

	
 


		

	

		

			

				


	

		
Figura 2. Metodología completa de la investigación.

	







			
 
		

	
 


		

	

		

			

				


	

		
Metodología


El estudio aplica la siguiente metodología:


Paso 1. Identificar 5 tipologías de edificaciones, representativas de la gran mayoría de construcciones de la ciudad:


    

  1. 

      

    1. vivienda unifamiliar aislada
      2. 

    2. bloque de viviendas de múltiples alturas
      3. 

    3. “alquería” o vivienda aislada con capacidad de desconectarse de la red
      4. 

    4. edificio comercial o industrial aislado
      5. 

    5. edificio público aislado
      6. 

    

    2. 



Paso 2. Estimar la superficie disponible (m2) de cubiertas y tejados para cada tipología de edificación. La superficie se calcula a partir de una muestra, estadísticamente representativa, de la retícula de 28 x 40 cuadrados en la que se divide el mapa de la ciudad de València. En cada uno de los cuadrados de la muestra se cuenta, con ayuda de software cartográfico y de recurso solar, el número de edificios y la superficie de cubierta disponible

	







			
 
		

	
 


		

	

		

			

				


	

		

	







			
 
		

	
 


		

	

		

			

				

      

        
 
          

            
          

        

      

    

			
 
		

	
 


		

	

		

			

				


	

		
Figura 3. Cuadrícula de 28x40 que se usa como base del muestreo de edificios y cubiertas.

	







			
 
		

	
 


		

	

		

			

				

      

        
 
          

            
          

        

      

    

			
 
		

	
 


		

	

		

			

				


	

		
Figura 4. Ejemplo de techos inclinados con orientación N-S. Sólo se contabiliza la superficie subrayada.

	







			
 
		

	
 


		

	

		

			

				


	

		
Paso 3. Definir cuatro modelos de generación por parte de los prosumidores, aplicables a cada una de las tipologías de edificación:


    

  1. 

      

    1. autoconsumo: el prosumidor no vende ni almacena el exceso de electricidad. El exceso no se utiliza.
      2. 

    2. autoconsumo con almacenamiento: el prosumidor almacena el exceso de electricidad en baterías. El coste total de la instalación incluye el almacenamiento.
      3. 

    3. autoconsumo con venta a la red: el exceso de electricidad se vende a la red.
      4. 

    4. balance neto: el prosumidor recibe (o paga) el balance positivo (o negativo) entre la electricidad vendida y la consumida, aplicándose una tarifa diferente según el balance resulte en venta o compra.
      5. 

    

    2. 



Paso 4. Modelizar y estimar el potencial de generación fotovoltaica de los cuatro modelos de prosumidores en cada una de las 5 tipologías de edificación. La simulación se realiza con ayuda del paquete informático HOMER, que ofrece no sólo el potencial fotovoltaico sino también el análisis tecno-económico.


Paso 5. Comparar la viabilidad económica de los cuatro modelos de prosumidores en cada una de las tipologías de edificación (con ayuda de HOMER). El estudio construye dos escenarios (‘best-case’ y ‘worst-case’) para tomar en consideración la considerable variabilidad en características de la instalación, cubierta, existencia o no de contadores inteligentes, etc.


Paso 6. Estimar los beneficios medioambientales, en términos de emisiones ahorradas, de cada uno de los modelos de prosumidores en cada una de las tipologías de edificación.

	







			
 
		

	
 


		

	

		

			

				


	

		
Resultados: estimación del potencial de generación de la ciudad




    

  • Se estima la superficie total de cubiertas aprovechables técnicamente en València en 4 485 710 m2.
    • 

  • Aproximadamente la mitad de la superficie aprovechable técnicamente se concentra en bloques de viviendas de más de 2 alturas.
    • 

  • La superficie anterior se traduce en un potencial de capacidad fotovoltaica instalada para València de 640,8 MW (potencial técnico, no económico).
    • 

  • En las condiciones citadas, se estima la máxima generación potencial en 974,52 GWh anuales (producción equivalente al 99% de la demanda residencial eléctrica anual, y el 37% de la demanda eléctrica anual total).
    • 



Los resultados quedan resumidos en la tabla a continuación.

	







			
 
		

	
 


		

	

		

			

				


	

		

	







			
 
		

	
 


		

	

		

			

				

      

        
 
          

            
          

        

      

    

			
 
		

	
 


		

	

		

			

				


	

		
Figura 5. Valores estimados de superficie, capacidad instalada y generación potencial anual.

	







			
 
		

	
 


		

	

		

			

				


	

		
Resultados del análisis de viabilidad económica




    

  • El mejor modelo en términos económicos (best-case escenario) es el balance neto, en las 5 tipologías de edificación.
    • 

  • La mayoría de modelos de prosumidor son rentables económicamente a día de hoy, especialmente las instalaciones más grandes en bloques altos, edificios comerciales únicos y edificios públicos únicos.
    • 

  • Otros modelos donde no se comparte electricidad resultarían también rentables si se pudiera vender la electricidad a la red a un precio razonable de 0,05 €/kWh.
    • 


	







			
 
		

	
 


		

	

		

			

				


	

		

	







			
 
		

	
 


		

	

		

			

				

      

        
 
          

            
          

        

      

    

			
 
		

	
 


		

	

		

			

				


	

		
Figura 6. Resultados de la simulación con HOMER de 5 tipos de edificaciones y 4 modelos de prosumidor.

	







			
 
		

	
 


		

	

		

			

				

      

        
 
          

            
          

        

      

    

			
 
		

	
 


		

	

		

			

				


	

		
Figura 7. Estimaciones de las inversiones económicas.

	







			
 
		

	
 


		

	

		

			

				


	

		
Resultados del análisis medioambiental




    

  • Los resultados obtenidos (ver tabla a continuación) muestran ahorros anuales en emisiones directas muy importantes, si se pudiera explotar todo el potencial de generación
    • 

  • Los ahorros en emisiones son relevantes tanto en gases de efecto invernadero, como en dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno
    • 


	







			
 
		

	
 


		

	

		

			

				


	

		

	







			
 
		

	
 


		

	

		

			

				

      

        
 
          

            
          

        

      

    

			
 
		

	
 


		

	

		

			

				


	

		
Figura 8. Estimaciones de las emisiones de gases de efecto invernadero, SO2 y NOx.

	







			
 
		

	
 


		

	

		

			

				


	

		
Conclusiones


Este estudio muestra el gran potencial fotovoltaico disponible en los tejados y cubiertas de la ciudad de València. La ciudad no sólo podría generar en sus cubiertas hasta el 99% de la demanda eléctrica anual de su sector residencial, también alcanzaría importantes reducciones en emisiones de gases de efecto invernadero y otros gases contaminantes.


Una de las principales implicaciones del estudio es que para desarrollar al máximo el potencial de generación fotovoltaica en la ciudad son necesarios sistemas más favorable al usuario como el balance neto.


Otras implicaciones incluyen:


    

  • El estudio selecciona las superficies usables más favorables, otras descartadas también se podrían usar para generar electricidad.
    • 

  • Sin embargo, el estudio no descarta aquellas superficies que el mercado no pueda poner en uso porque los dueños no estén de acuerdo, la cubierta necesite un refuerzo estructural (edificios públicos, industrias y comercios) u otras causas.
    • 



Se proponen también las siguientes recomendaciones:


    

  • Crear un marco para el desarrollo de proyectos de suministro de energía, ya sea en propiedad y/o bajo el control de las comunidades o a través de la asociación con socios comerciales o del sector público (comunidades energéticas locales). Las familias en situación de pobreza energética podrían ver aliviada su situación con los ahorros de los costes energéticos.
    • 

  • Crear plataformas en línea para el autodiseño de sistemas fotovoltaicos.
    • 

  • Desarrollar mercados eléctricos virtuales para prosumidores con centrales eléctricas virtuales (VPP). Los consumidores y los productores podrían reunirse en mercados virtuales en los que comerciarían directamente entre sí, o mediante una empresa comercializadora y un esquema de Garantías de Origen.
    • 

  • Establecer ayudas para la adaptación de tejados. En general, una línea de crédito para aquellos potenciales prosumidores con dificultades para realizar la inversión.
    • 

  • Iniciar proyectos piloto como reclamo para los prosumidores.
    • 


	







			
 
		

	
 


		

	

		

			

				
 
 

	

		

		

			
		
 
	

	
 




	

		
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