Influencia de las energías renovables en los análisis energéticos

Unos de los temas que cobra cada día mayor relevancia, en el ámbito de la edificación, es la capacitación de los técnicos que trabajan a nivel de proyecto para verificar cuantitativamente la influencia de las energías renovables en los análisis energéticos. Dicho de otro modo, los técnicos que toman decisiones durante las fases de diseño de un proyecto de ejecución de una edificación, deben poseer suficientes conocimientos para estimar los consumos energéticos asociados a la demanda energética esperada en dicho edificio, diferenciando entre los consumos que proceden de energías de origen renovable y de origen no renovable (energías convencionales, sucias, contaminantes, entre otros términos que se suelen utilizar para denominar a este tipo de energías). 

Cuando un edificio sea construido y esté operando bajo su régimen de actividad, no debería de existir mucha variación entre los valores teóricos de cálculo de consumo en proyecto y el gasto energético real. La principal diferencia puede erradicar en la definición del perfil de actividad estimado el proyecto y el perfil de actividad que realmente tiene en su uso diario, aunque pueden existir también otros factores que pueden alterar ambos resultados. 

Antes de entrar en detalle en el análisis y cálculo, recordamos que las fuentes de energía de origen renovable están a nuestra disposición, de una u otra forma, en la mayoría de zonas geográficas. Esta situación está permitiendo a los diferentes países promover, reforzar y exigir el uso de este tipo de energías limpias en detrimento del uso de las energías más contaminantes. También, de forma indirecta, permite evitar ciertos conflictos relacionados con la comercialización, uso y distribución de las energías no renovables más demandadas, como es el caso del petróleo y del gas, conocidas especialmente por su relevancia estratégica a nivel mundial. 

Entre los principales tipos de energías renovables que se pueden aplicar en la edificación, cabe destacar las siguientes: energía solar fotovoltaica, energía solar térmica, energía aerotérmica, energía geotérmica y biomasa. Con este tipo de energías vamos a indicar los principales pasos que se deben considerar para un adecuado planteamiento de cualquier análisis energético, apoyándonos en aplicaciones especializadas en esta materia. 

Mediante el uso de herramientas especializadas, que permiten analizar proyectos desde el punto de vista del ahorro y a la eficiencia energética, se pueden elegir las soluciones más eficientes aplicando los diferentes tipos de energías renovables en un proyecto. Estas herramientas necesitan trabajar con fuentes de información técnica contrastada y fiable, solamente de este modo se pueden obtener resultados satisfactorios y verosímiles. 

Esa información técnica se puede localizar dentro de la misma herramienta que ejecuta el análisis energético, pero, generalmente, procede de otras aplicaciones externas que permiten tanto diseñar como calcular el equipamiento y los componentes relativos a un determinado tipo de energía renovable. Para cada tipo de fuente de energía renovable en particular existe una aplicación especializada asociada, necesaria para analizar la producción energética de la fuente energética y para la implantación de los correspondientes sistemas energéticos en la fase ejecución de las instalaciones del proyecto.

Como criterio general, para un estudio energético tendremos que contemplar los siguientes aspectos: 

• Bases de datos para el diseño e información de proyecto. 
•  Características de los tipos de energía y sistemas. 
• Configuración y personalización de las herramientas de cálculo. 
• Análisis y valoración de las soluciones propuestas. 

Si nos centramos en la parte correspondiente al análisis y valoración de las soluciones propuestas, todos los técnicos requieren de informes de resultados detallados para la toma de decisiones. En la elección de un tipo de solución u otra, en realidad siempre habrá que comparar la viabilidad económica en función del tipo de tecnología y del vector energético (combustible) utilizado. Aunque no se tengan en consideración, estrictamente, aspectos técnicos inherentes al propio diseño, coste y ejecución de las instalaciones, podríamos justificar en todos los casos qué tipo de solución es la más eficiente, la que conlleva un mayor ahorro energético de cara al consumidor final. 

A continuación exponemos algunos casos de estudio relativos a instalaciones que cubren los servicios de calefacción, refrigeración y ACS, para una vivienda unifamiliar aislada (uso residencial privado), ubicada en la localidad de L´Escala (Tarragona), con una superficie útil de 150 m2. 

Los casos que vamos a analizar (se corresponden con los esquemas reflejados en la anterior imagen “Diseño y cálculo de diferentes tipos de energías renovables”) son los siguientes: 

1. Instalación de caldera de gas: Energía de origen no renovable para ACS y calefacción (gas). 
2. Instalación de caldera gas. Instalación de captadores solares térmicos: Energía de origen no renovable (gas) para ACS y calefacción. Energía de origen renovable solo para ACS (energía solar térmica). 
3. Instalación de caldera de biomasa: Energía de origen renovable para ACS y calefacción (biomasa).
4. Instalación de bomba de calor geotérmica. Instalación de paneles solares fotovoltaicos. Energía de origen renovable para ACS y calefacción (energía geotérmica). 

Energía de origen renovable para cubrir consumo eléctrico de bomba de calor geotérmica (energía solar fotovoltaica). Nota: Para todos los casos anteriores (1, 2, 3 y 4), se considera que la refrigeración se cubre con una fuente de energía no renovable (electricidad). Los resultados de los estudios energéticos para cada uno de los casos son los que muestran a continuación:  

Para cada uno de los casos podemos observar la siguiente información: 

1. El consumo de energía primaria no renovable (Cep,nr) es aproximadamente el 98 %, mientras que el consumo de energía primaria renovable está alrededor del 2%. 
2. El consumo de energía primaria no renovable (Cep,nr) es aproximadamente el 70 %, mientras que el consumo de energía primaria renovable (Cep,ren) está alrededor del 30%.
3. El consumo de energía primaria no renovable (Cep,nr) es aproximadamente el 12 %, mientras que el consumo de energía primaria renovable (Cep,ren) está alrededor del 88%.
4. El consumo de energía primaria no renovable (Cep,nr) es aproximadamente el 34 %, mientras que el consumo de energía primaria renovable (Cep,ren) está alrededor del 66%.

 Ahora bien, debemos analizar cada caso por separado, porque porcentualmente incluso los resultados pueden dar lugar a confusión e incorrectas interpretaciones de los resultados. 

Si nos fijamos bien: - El caso 4 es que tiene un consumo de energía primaria no renovable más bajo, como consecuencia del consumo eléctrico de la refrigeración. Si se hubiera optado por instalar una bomba de calor geotérmica reversible (en lugar de una bomba no reversible), entonces se habría cubierto la totalidad de consumo energético con energías renovables, puesto que la energía fotovoltaica cubre la totalidad de energía eléctrica necesaria para el funcionamiento de la bomba de calor reversible durante todo el año. Pueden ser mayores los costes de inversión inicialmente, pero a largo plazo se recuperarán esos costes al utilizar fuentes de producción energéticas gratuitas, tanto la geotérmica como la fotovoltaica.

 - El caso 1 es que tiene un consumo de energía primaria no renovable más alto, con bastante diferencia a los demás casos. En este caso, son menores los costes de inversión inicialmente, tendremos que utilizar siempre una fuente energética contaminante y que no es gratuita. Por lo tanto, nunca recuperaremos la inversión de la instalación y tendremos un precio más caro, como norma general, del combustible asociado al tipo de energía utilizado. 

- El caso 2 se comporta bastante mejor que el caso 1, dado que se utiliza un tipo de energía renovable (solar térmica) para la producción gratuita de ACS. El ACS es una necesidad que se debe cubrir a lo largo de todos los meses del año, representando un porcentaje bastante de la demanda energética anual. También será una inversión que se recupere relativamente a corto o medio plazo. 

- El caso 3 es muy similar al caso 4, en el que tenemos un consumo de energía primara no renovable muy bajo, pero con la diferencia que el tipo combustible asociado al tipo de energía no es gratuito, como ocurre con el caso 1. Eso sí, el precio del combustible es más bajo que el del caso 1, pero la gran diferencia entre ambos casos es que en el caso 3 se utiliza una energía totalmente renovable, no es una energía contaminante. 

A este último aspecto también hay que prestar gran atención, puesto que la administraciones (nacionales, autonómicas y locales) están premiando el uso de este tipo de energías renovables, pero también es posible que también comiencen a penalizar el uso de energías sucias.