Opciones de descarbonización del sector residencial, comercial e institucional en el municipio de Madrid

Pérez Huertas, Óscar (2020). Opciones de descarbonización del sector residencial, comercial e institucional en el municipio de Madrid. Thesis (Master thesis), E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Opciones de descarbonización del sector residencial, comercial e institucional en el municipio de Madrid
Author/s:
  • Pérez Huertas, Óscar
Contributor/s:
  • Andrés Almeida, Juan Manuel de
  • Borge García, Rafael
Item Type: Thesis (Master thesis)
Masters title: Ingeniería Industrial
Date: July 2020
Subjects:
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Ingeniería Química Industrial y del Medio Ambiente
Creative Commons Licenses: None

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Abstract

La situación actual de la contaminación a nivel mundial necesita un cambio, uno orientado a combatir el cambio climático producido por el ser humano y sus prácticas emisoras de gases de efecto invernadero. Numerosas instituciones y organismos se han propuesto reducir la ingente cantidad de emisiones en un plazo de tiempo determinado, comenzando por el año 2030. Para ello, las innovaciones tecnológicas en los equipos, en las fuentes de energía y en el ámbito de la oferta y la demanda energética son básicas. El camino de reducir la dependencia de combustibles fósiles y orientar las tecnologías hacia la descarbonización parece claro, pero no cómo y dónde conseguirlo. No existe sector de actividades más amplio y utilizado por todo el mundo que el de la edificación. Las ciudades, con sus viviendas y diversidad de edificios para todo tipo de usos, concentran un gran foco de emisiones sobre el que poder actuar. Ocupan nada más que el 3% de la superficie del planeta pero son responsables de más del 67% del consumo energético global (Energía, 2017). Normalmente son los sectores industriales y de transporte los que más llaman la atención en cuanto al nivel de emisiones, por eso las medidas más eficientes de aceleración de las reducciones se destinan actualmente a estos grupos. No obstante, es esencial identificar opciones para acelerar la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero también en el sector residencial, comercial e institucional. Al ritmo actual de reducción de emisiones no se cumplirán los plazos y medidas marcados por los diferentes estamentos tanto nacionales como internacionales. Con toda la problemática expuesta, se propone como solución facilitar el desarrollo de medidas más a nivel local, de manera que las políticas y planes de cada ciudad contribuyan de forma más ágil y efectiva a los compromisos globales. Por ello, en el marco del sector de los edificios en la ciudad de Madrid, se plantea un estudio capaz de desagregar los consumos y emisiones por servicios de uso. Una vez que tanto consumidor como estamentos habilitados para tomar medidas conocen dónde, cómo y en qué cantidad se están emitiendo GEI, se puede actuar. La consecución de los objetivos climáticos implica un cambio profundo de nuestros sistemas productivos, pero también de nuestras concepciones, valoraciones y estilo de vida. En consecuencia, las estrategias de descarbonización deben basarse en una combinación de medidas de tipo tecnológico y otras no tecnológicas, además de requerir cambios en los instrumentos legales y financieros. Este Trabajo de Fin de Máster pretende contribuir a la solución del problema a través del análisis de las opciones tecnológicas exclusivamente. Para ello, se revisan todas las opciones que existen en el sector residencial, comercial e institucional para cubrir los distintos servicios asociados. Los 6 servicios en los que se pueden agrupar las tecnologías son: calefacción, agua caliente sanitaria, cocina, refrigeración, iluminación y electrodomésticos. Estos servicios se distribuyen de manera heterogénea y diferente según sea el sector residencial o el comercial e institucional. Haciendo valer el Inventario de emisiones del municipio de Madrid entre los años 1999 y 2017 (Madrid, Inventario de emisiones de contaminantes a la atmósfera del municipio de Madrid 1999-2017, 2019), con especial hincapié en los GEI del último año, se desagregan los valores globales de consumos y emisiones según su fuente de energía, su subgrupo dentro del sector (residencial por un lado y comercial e institucional por otro) y su servicio final. De este modo, se plantea una imagen clara de los consumos energéticos y emisiones asociadas a cada uno de estos servicios, base esencial para el análisis de posibles soluciones. A continuación, se ha realizado una revisión tecnológica exhaustiva de todos los diferentes equipos y sistemas utilizados en cada uno de estos servicios. El rendimiento, su tasa de implementación en el sector y, principalmente, la fuente de energía que empleen cada una de las tecnologías serán factores claves a la hora de identificar las opciones de mejora en cada aplicación. Con esta información, se analizan las diferentes opciones que permitan acelerar y ayudar a la transición energética hacia una completa descarbonización del sector. Para cada una de las tecnologías en el sector edificación, manteniendo el nivel de desagregación calculado en cuanto a subgrupos y servicios, se calcula la mejora ofrecida de cara al futuro. Los equipos tecnológicos eléctricos son los que irán aumentando su uso en busca de la electrificación del sector, pero no todos los sistemas son igual de eficientes. La forma de comprobar las opciones de cada tecnología se mide extrapolando la situación actual a una virtual, en la cual toda la demanda del servicio se cubre al 100% con esa tecnología. Al considerarse una implantación masiva de este tipo, manteniendo los rendimientos y eficiencias de cada tecnología, se pueden ver los efectos que acaecerían de una promoción de este calibre en la transición tecnológica. Esta aproximación no contempla factores económicos o logísticos y debe considerarse como una evaluación de la contribución máxima teórica de cada tecnología considerando las características específicas de la ciudad de Madrid. El mix de generación eléctrica determina en gran medida el potencial de las tecnologías eléctricas. Comparando las emisiones derivadas con el mix actual frente a 4 escenarios distintos definidos por una comisión de expertos en transición energética para 2030, se obtiene una variación positiva o negativa en la cantidad de emisiones. Los diferentes escenarios que se contemplan en el 2030 son el de continuismo con las políticas actuales, descarbonización completa del sector, avance tecnológico acelerado y estancamiento secular. Según la variación en las emisiones que presente dentro del servicio hará de esa tecnología una opción más o menos potenciable. Conforme al análisis realizado, el equipo eléctrico que más potencial de mejora presenta para algunos servicios es la bomba de calor. En el caso de las tecnologías basadas en combustibles fósiles, también se aplica el escenario virtual de implantación exclusiva de una tecnología para determinar su contribución máxima teórica considerando el nivel de emisión actual. Este factor de emisión medio (cantidad de toneladas de CO₂ equivalente emitidas entre el consumo en GJ) es el que tiene el servicio de manera implícita en la actualidad por el uso conjunto de todas las tecnologías que aplican en él. De este modo, y pese a usar combustibles fósiles, si una tecnología de este tipo consigue una cierta reducción en comparación con las emisiones actuales, se estaría ante una opción potencialmente útil para la transición energética. Los valores de las potenciales mejoras de cada tecnología en un servicio se han incluido en sus fichas tecnológicas. A través de sencillos cálculos se ha mostrado un método de comparación muy ilustrativo capaz de definir unos criterios básicos que indiquen la posible contribución a la descarbonización de cada tecnología. El objetivo final es tener emisiones nulas de GEI, por lo que progresivamente deberían ir desapareciendo las tecnologías basadas en combustibles fósiles para dar lugar a las eléctricas más eficientes. Mientras el mix eléctrico no sea puramente de origen renovable, las tecnologías con fuentes energéticas no renovables todavía tendrán una tasa de uso considerable. Según los resultados de este estudio, la tecnología basada en combustibles fósiles que podría tener una mayor contribución a corto plazo es la caldera de condensación. La caracterización detallada del sector residencial, comercial e institucional, junto con el análisis tecnológico final, culminan el estudio de opciones potenciales de mejora en las emisiones en busca de la completa descarbonización del sector residencial, comercial e institucional para la ciudad de Madrid. Gracias a la elaboración de este estudio, se presentan nuevos caminos y pasos que poder dar hacia la descarbonización. La extrapolación a escenarios más grandes, con la precisión que se presenta en este trabajo, permitirá la elaboración de mejores estimaciones, con métodos de reducción de emisiones más efectivos y, en definitiva, un cambio en la tendencia de las actuaciones medioambientales

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Item ID: 63460
DC Identifier: http://oa.upm.es/63460/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:63460
Deposited by: D. Óscar Perez Huertas
Deposited on: 11 Sep 2020 06:44
Last Modified: 11 Sep 2020 06:44
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