Conferencia SENA: Planificación energética de ciudades

Planificación energética de
ciudades
Congreso ICDS 2019
SENNOVA (SENA)
Javier Trespalacios1
10.10.2019
1Ingeniero mecánico, master en energías renovable; consultor e investigador en temas de ciudades; miembro de
SUFORALL.

Planificación energética de ciudades Javier Trespalacios
En la vida hay que tener sueños, la pasión te lleva a ellos…
CERN – LHC / LHCb (la
maquina mas grande
del mundo)
Robot para llevar el café
Rover para la luna (ESA)
Maquina cortar
cartón
Construcción de trenes
Energía en los edificios
Energía Ciudades
Mi pasión

Objetivo
¨ Comprendan como se planifican energéticamente las
ciudades para bajar su consumo energético, introducir
energías renovables y bajarlas emisiones de CO2.

Catherine Lavallez
François Maréchal
Soren Hermansen
Yo me he apasionado con las ciudades, la energía, el empleo, el planeta, porque creo que puede
ser una buena oportunidad para un desarrollo económico, social y de dejar un mejor planeta a
nuestros hijos.
Jean Ruegg
Heliotrope
Vauban
Temas actuales
Samso

Introducción

¤ Aumento de la
población.
¤ Aumento del consumo
de energía.
¤ Aumento de las
emisiones de CO2.
El planeta el hombre y la energía

¤ La principal fuente de energía son
de tipo fósiles - 80%, que son
agentes energéticos agotables.
¤ Las fuentes fósiles producen GEI
(Gases con Efecto Invernadero),
entre ellos CO2.
q Energía que necesitamos
en: el Hogar, Transporte,
Producción:
n Energía que utilizamos para
nuestra calidad de vida,
climatizar, transportarnos,
comunicarnos, para fabricar
nuestra ropa, necesidades,
etc.
Consumo de energía

¤ El aumento de las emisiones de CO2 y los gases con efecto
invernadero, provocan el recalentamiento de la tierra y el cambio
climático.
Aumento de emisiones GEI

Donde es el Cambio Climático?
Cambio Climático - CC

¤ En lo económico (por ejemplo):
n Sequias extremas y grandes inundaciones, que ponen en riesgo la producción
alimentaria, y subida de precios, de una población que crece; preguntándonos, la
perdida de muchos productos como la pasta, el chocolate, el café y otros, entonces
quienes tendrán el derecho de comer?
n El aumento de la demanda de energía y costos de este servicio, que necesitaremos
para nuestro confort.
(http://globalsolutions.org/ et http://ex-sheffield.org )
Ø El Cambio Climático afecta a todos los
habitantes del planeta:
Cambio climático y la economía

¤ En lo social (por ejemplo):
n La Migración Climática por no poder cultivar o falta de agua.
n En la salud, el aumento de enfermedades como la Malaria y otras; y por las altas
temperaturas que se generaran.
n La desnutrición por la muy segura falta de alimentos y el encarecimiento de estos.
n Aumento de la pobreza, por la quiebra de productores agrícolas por no poder cultivar
(http://www.informatiquesansfrontieres.org et http://www.lematin.ch)
Ø El Cambio Climático lo estamos viviendo
todos los habitantes del planeta:
Cambio climático y lo social

¤ En lo ambiental (por ejemplo):
n Las generaciones futuras, dejaran de ver algunos paisajes; por ejemplo el
glaciar Muir en Alaska, en la imagen, vemos su estado en agosto de 1941, y
como se encontraba en agosto del 2004.
n Cambios en los ecosistemas perdidas de especies, como el Melomys Rubicola
por las condiciones naturales la reducción de su comida por el alza de las
temperaturas.
(https://lacienciaysusdemonios.com )
Ø El Cambio Climático lo estamos viviendo
todos los habitantes del planeta:
Cambio climático y medio ambiente

Que es la energía?
La energía

¤ La relación del consumo de energía vs PIB, en un país como Suiza.
¤ La energía es un factor importante en el desarrollo de un país (ejemplo en la creación
de empleos).
Avenir-suisse: https://www.avenir-suisse.ch/files/2017/03/energie_pour_l_economie_et_le_bien_etre.pdf
La energía vs economía

¤ Asegurar el aprovisionamiento; los problemas
geopolíticos han creado problemas económicos.
La geopolítica y la influencia de la energía

¤ Los riesgos de la producción nuclear, por ejemplo Fukushima y
Chernóbil.
n El hombre ha buscado soluciones al aumento del consumo de energía.
Algunos riesgos en la producción de energía

¤ La energía ayuda a mejorar la calidad de vida.
¤ La falta de acceso a la energía es también uno de los principales
factores que contribuyen a la pobreza (Practical Action).
La energía vs calidad de vida

AmbientalEconomía SocialPolítico
Energía = Economía +Política + Ambiental + Social

¤ El sector residencial, comercial y terciario; es el principal consumidor de energía -
35%.
2’507 Mtoe : 28%
2’542 Mtoe : 28%
3’122 Mtoe : 35%
809 Mtoe : 9%
1
3
2
Donde esta el consumo?

¤ Proporción de la población urbana por continente (UN Habitat).
n Hay que planificar las ciudades para asegurar su calidad de vida.
Crecimiento de las ciudades

Las ciudades buscan ser mas atractivas, tener una
buena calidad de vida, atraer inversores.
Que busca una ciudad?

Energía útil
(edificios)
Energía primaria
(producción)
Perdidas: 3% a 20%
Medir CO2
Perdidas: 2% a 3%
Perdidas: 6% - 20%
¤ Como es el aprovisionamiento
Energía
final
¤ Energía gris : la
energía
escondida.
Los nombres de la energía

Métodos de Europeos de
la planificación
energética territorial

¤ La Planificación Energética Territorial o la Planificación
Energética Urbana, es una practica que se genero por el
choque petrolero de los años 80’s, las ciudades europeas
buscaron como manejar el consumo energético global en
una región.
Freiburg, primera ciudad alemana en realizar una planificación energética urbana.
La planificación energética territorial - PET

¤ El uso racional de la energía.
¤ Asegurar el aprovisionamiento.
¤ Valorizar las energías renovables,
local y los desechos térmicos.
¤ Respetar el medio ambiente.
¤ El desarrollo económico.
¤ Herramientas para planificar un
territorio.
Que busca una PET

¤ INFORMACION
Luxemburgo – EPFL / IPESE
La planificación energética territorial - PET

Territorio
Consumo + CO2
E. Renovable,
desechos térmicos
Escenarios
Proyecto Futuro
¤ Es definir o delimitar un territorio.
¤ Análisis inicial : identificar en donde esta
el consumo y referenciarlo
geográficamente.
¤ Inventario geográfico del potencial de
energía renovable local y posible
recuperación de energía.
¤ Definir los objetivos que queremos lograr o
búsqueda de etiquetas.
¤ Escenarios y estrategias a desarrollar.
Como se realiza una PET?

¤ Posición geográfica (posición X
y Y).
¤ Superficie del edificio [m2] y
numero de pisos.
¤ Año de construcción.
¤ Tipo de afectación (ex: casa
individual, comercio, escuela,
etc).
¤ Agente energético térmico y
eléctrico (ex: gas, madera, o
nuclear).
Información catastro
Análisis inicial

Entre el 80% y el 90%
de edificios en Suiza.
Normas :
SIA
Minergie
Normas SIA (construcciones
después del año 2000)
Estadísticas consumo de energía en los
edificios, según época de construcción.
Tecnología
SRE x SIAafectación x ηutil_tecnol x fprimaria_tecnol = Energíaprimaria_term
Energía útil [MJ] Energía final [MJ]
1. CO2 [kg].
2. Energía Renovable
[%].
3. Consumo energético
[MJ].
Método de análisis inicial: conocer necesidades

¤ Identificamos las zonas de mayor consumo.
Géovisualisacion consumo energético

Ejemplo(Ventanas(con(
marcos(metálicos(
Interior(
Exterior( Exterior(
Interior(
Ejemplo(Balcón(
¤ Lo primero es consumir menos.
Renovación energética - bajar consumo

Eólica Mini hidráulicaSolar
Geotérmica Madera (Biomasa)
Desechos térmicos
Inventario energético local, renovable y recuperación térmica

¤ Label Ciudad de la energía:
n Estrategia para bajar el consumo.
n Aumento de las energías renovables.
¤ Label pacto de alcaldes: 3 x 20
n 20% menos consumo.
n 20% menos de CO2.
n 20% mas de energías renovables.
Objetivos a buscar

¤ Bajar el consumo:
n Renovando la
vivienda; utilizando
elementos que
consuman menos
energía.
¤ La utilización de
energías
renovables:
n Mix energético,
varios tecnologías
al mismo tiempo.
marcos(metálicos(
Interior(
Exterior(
Exterior(
Interior(
Ejemplo(Balcón(
Resumen dela estrategia

Caso de aplicación de PET
(Orbe)
Orbe – Suiza : 10’000 habitantes, mas de 2000 construcciones (casa y edificios)
Tiene varias empresas, como Nestlé.

¤ Clasificar los edificios según su periodo de construcción y afectación (tipo de uso).
Estado de la información

javier.trespalacios@bluewin.ch
¤ Según el periodo de construcción conocer donde esta el consumo.
¤ Según la SRE (Superficie de Referencia Energética).
Situación inicial: estrategias

Utilizar la géovisualisacion.

Según el periodo de construcción conocer donde esta el consumo.
Estimación de emisiones de CO2

Costos y energías renovables por época.

Según el periodo de construcción conocer donde esta el consumo.

Resumen situación inicial

Conducción!
Convección!
Radiación!
Evaporación0y0condensación!
marcos(metálicos(
Interior(
Exterior(
Exterior(
Interior(
Ejemplo(Balcón(
¤ Atacar la envoltura de la construcción; para no tener perdidas o adicionar energía a calentar o enfriar.
Reducir consumo

Cortando los aportes de calor.
Como se hace en Suiza

Ejemplos
Ejemplos de aplicación

¤ Certificación de eficiencia energética.
Escenarios para bajar el consumo energético

x
¤ Radiación solar en Orbe.
Potencial renovable de Orbe: Solar

¤ Resumen total solar térmico y fotovoltaico.
Potencial renovable de Orbe: Solar

¤ Buen potencial para mini eólico.
Potencial renovable de Orbe: Eólica

¤ Buen potencial eólico; cubriremos en un 3.6% la energía
eléctrica; y un 1% de la energía global (térmica y eléctrica).
Potencial renovable de Orbe: Eólica

¤ El potencial de la madera, cerca del proyecto.
Potencial renovable de Orbe: Biomasa

¤ La madera tiene un CO2 neutro.
Potencial renovable de Orbe: Biomasa

6%
11%
7% 8% 10% 9% 10% 8% 8% 9% 8%
10% 9%
45% 46% 45% 44%
46% 46% 45% 45% 46% 46% 45%
44% 45%
52% 54% 53% 52%
54% 54% 53% 53% 54% 54% 53%
52%
53%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
Avant 1920
1920 -1945
1946 -1960
1961 -1970
1971 -1980
1981 -1985
1986 -1990
1991 -1995
1996 -2000
2001 -2006
2007 -2008
2009 -2015
A partir du 2015
FRACTION ENERGIE RENOUVELABLE (ER) TOTAL AVEC STRATÉGIE
Fraction ER total Actuelle [%] Fraction ER Total avec Bois pellets [MJ.an]
Fraction ER Total avec CAD Bois [MJ.an] Fraction ER Total avec CAD Gaz [MJ.an]
Fraction ER Total avec Electricité Thermique [MJ.an] Fraction ER Total avec Gaz à condensation [MJ.an]
Fraction ER Total avec Gaz à condensation et solaire thermique [MJ.an] Fraction ER Total avec Mazout à condensation [MJ.an]
Fraction ER Total avec PAC sondes vertical [MJ.an] Fraction ER Total avec Rejet chaleur (UIOM, STEP) [MJ.an]
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
-
-
-
-
Avant 1920
1920 -1945
1946 -1960
1961 -1970
1971 -1980
1981 -1985
1986 -1990
1991 -1995
1996 -2000
2001 -2006
2007 -2008
2009 -2015
A partir du 2015
-
-
Comparaison CO2 Total avec stratégie
CO2 Actuelle [kg] CO2 Objectifs [kg]
CO2 Total avec Bois pellets [kg] CO2 Total CAD Bois [kg]
CO2 Total avec CAD Gaz [kg] CO2 Total avec Electricité Thermique [kg]
CO2 Total avec Gaz a condensation [kg] CO2 Total avec Gaz a condensation et solaire thermique [kg]
CO2 Total avec Mazout à condensation [kg] CO2 Total avec PAC sondes vertical [kg]
CO2 Total avec Rejet chaleur (UIOM, STEP) [kg]
¤ Resultado estrategia bajando las
emisiones de CO2.
¤ Resultado estrategia aumentando
el uso de energías renovables.
Escenarios para bajar las emisiones CO2 y comparación de ER
renovable de Orbe

Escenarios para bajar las emisiones CO2 y comparación de
energías renovable de Orbe
¤ Comparación de escenarios

Escenario final
¤ Resultado final: sistema CAD con madera y utilización del
25% de los techos para fotovoltaica
Confort
kg CO2 :
8’377’042 kg CO2 – 87% menos
Energía Final:
187’492’136 MJ.a – 37% menos
Energía Primaria:
298’155’296 MJ.a – 39% menos
Energía Renovable:
179’032’737 MJ.a + 68% mas

1
2
3
4 5
1. Desecho térmico :
Nestlé.
2. Estación de
depuración.
3. Agua usada
(Alcantarilla).
4. Mini hidráulica.
5. Biomasa :
basurero.
6. Bio gas : desechos
compostables
agricultores.
7. Bomba de calor :
con el agua de
superficie.
6
7
Caso de proyectos energéticos y barrios ecológicos

Potencial renovable y recuperación de energía
¤ Después de encontrar potencial en la recuperación de calor, lo utilizaremos para
un proyecto especifico, como el eco barrio Gruvatiez.
Nestlé

La posibilidad de un CAD (Calefacción a distancia)
¤ Instalación de un sistema CAD.
CAD

Reutilización de energía
¤ Aguas de alcantarilla.

Reutilización de energía
¤ Comparación : Antes y después.
A22#
A21#
A11#
A12#
A13#
B11#
B12# B13#
B21#
B22#
B23#
B31#
B32#
B33#
B41#
B42#
B43#
B51#
B52#
B61#
B62#

Análisis del potencial
¤ Los estudios de los
Ingenieros, llegaron a
determinar que
Gruvatiez - Orbe
podría utilizar 60% de
energías renovables.
n 60%
n 60%
n 60%
A22#
A21#
A11#
A12#
A13#
B11#
B12# B13#
B21#
B22#
B23#
B31#
B32#
B33#
B41#
B42#
B43#
B51#
B52#
B61#
B62#

Los proyectos están bloqueados
¤ Oposición al barrio ecológico / Gruvatiez (Orbe).

Los proyectos bloqueados
¤ Oposición a un proyecto eólico en el Jura (Suiza).

Los proyectos bloqueados
¤ Oposición a los proyectos eólicos en Besançon (Francia).

¤ Nos ha tocado regresar, ha
entender mejor la energía:
n En lo social.
n Mas fuerte en la economía.
n Crear innovación, empresas,
empleo.
n En la gente.
Que paso?

¤ La Isla de Samso (Dinamarca); donde ha estado implicada la población.
Proyectos 100% renovables

¤ Como se han desarrollado esas ciudades sostenibles?
Samso (Dinamarca)
Proyectos 100% renovables

Por medio de una PET ayudar a los ODS
La sostenibilidad es también involucrar a las personas, crea red social.

Proyectos para implicar a la población
Proyectos adicionales a desarrollar: 1. Herramienta web, para que
cualquier región pueda hacer una PET (aplicación de libre uso); 2.
FitHome: APP, ayuda para que los habitantes ayuden a lograr sus
objetivos energéticos.
fH1
Exterior
fH1 : toma de valores;
envió de señal 1 (S1).
fH2 : receptor info fH1,
envió señal GSM (S2).
S1
Casa
Central fitHome
fH3 : almacenamiento de
información (a definir).
Concepto fitHome
fH4 : toma de datos, web
y envió info (a definir).
S2 fH2fH3
fH5 : App info
utilizador.
S3
S4
S5 : envió información app.

Mensaje final
¨ Las ciudades es uno de los grandes invento del
hombre y un medio para salvar el planeta.

Planificación energética de
ciudades
Gracias por su atención.
Javier Trespalacios:
jtrespalacios@bluewin.ch
WhatsApp : 0041 79 310 56 54
https://j3palacios.wordpress.com/
https://www.suforall.org/
Congreso ICDS 2019
SENNOVA (SENA) – 10.10.2019

Complemento
preguntas

¤ Cooperativas de energía.
Creación de cooperativas

Multiplicar y valorizar nuestro trabajo – Teoría de HEX
Région
1 : PET
réalisé
Region
2
Ciudad
3
¤ Es que las ciudades puede ser el gran medio para un
desarrollo económico y combatir el cambio climático.

¤ Escuela de la energía.
n Para fomentar la innovación.
n Proyecto ETO (Energía para
TOdo).
¤ Las empresas de productos o
servicios deben instalarse en
Orbe.
n Pague impuestos.
n Creen puestos de trabajos.
ETOEnergía para Todos
Desbloquear proyectos

Curso de Advance Energetique – profesor François Maréchal
El planeta el hombre y la energía

¤ La estrategia
para utilizar
la energía
solar; será
desarrollar un
proyecto de
catastro solar;
y acompañar
a la
población.
Catastro solar

¤ ETO : Energía para todos.
n Metodología para aumentar la
innovación, el empleo y otros.
n Que todo el mundo sepa de
energía, cree ideas innovadoras.
ETOEnergía para Todos
¤ https://j3palacios.wordpress.com/
Bonus Track

¤ Hay que tener tiempo; porque
la primera vez no funcione no
quiere decir que esta malo.
n El secreto esta en planificar
(mediano y largo plazo).
Las estrategias toman tiempo

EDA ¤ EDA : Energía Desarrollos
sostenible y Agua.
n Metodología para bajar el
consumo energético, aplicación
de desarrollo sostenibles y el uso
del agua.
n En escuelas y oficinas publicas.
Economía(
Medio(
ambiente(
Social(
Bonus Track

¤ Laboratorio de ciudades.
Bonus Track

Bonus Track
¤ Calefacción a distancia.

¤ Calefacción a distancia.
Bonus Track

¤ Tecnologías como CAD (calefacción a distancia) o FAD (frio a
distancia).
n Un sistema centralizado es mas eficiente, económico, contamina menos, etc.
Bonus Track

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