Planeamiento Urbano: Solar District Heating

Solar District Heating in Urban Planning

Planeamiento Urbano:Solar District Heating Proyecto SDHplusTECNALIA

Solar District Heating in Urban Planning 2

1. Introduction

1. Proyecto SDHplus: Introducción

2. Introducción de Redes de Calor Urbanas con aporte Solar (SDH)

3. Aspectos técnicos de SDH

4. SDH en diferentes contextos y planeamiento urbano

5. Marco Legal desde el plano de la UE al local

6. Recomendaciones

7. Conclusiones

8. Referencias e información complementaria


TECNALIA

TECNALIA es el primer centro de investigación aplicada de España y uno de las más importantes de Europa, con cerca de 1.500 personas, una facturación de 110 millones de euros y más de 4.000 clientes.


TECNALIA

TECNALIA es el primer centro de investigación aplicada de España y uno de las más importantes de Europa, con cerca de 1.500 personas, una facturación de 110 millones de euros y más de 4.000 clientes.

Redes Eléctricas Inteligentes

Almacenamiento y Movilidad Eléctrica

Energías Renovables

Energía en el Mar

Energía Solar

Ciudades y Territorios Sostenibles y Resilientes

Sistemas de Predicción

Ciclo del Agua

Energía y

MedioAmbiente

El SistemaEnergéticode Futuro

MedioAmbientey CambioClimático

Nuevos Materiales para una Economía Baja en Carbono

Biorrefinería y Bioenergía

Uso Eficiente de los RecursosValorización de residuos

Eficiencia Energética

Despejando IncertidumbresAsociadas al Tiempo y al

Clima

Divisiones de Negocio:


SDHplus – Nuevos modelos de negocio para redes de calor y frío solar

Modelos de megocio para redes urbanas con aporte solarCasos de estudio para plantas innovadoras e integración en redes urbanas (DH)Enfoque de Marketing para DH con aporte SolarAsesoramiento personal para paises aprendices ES, FR, HR, LT, PL, SIConferencias Internacionales y workshops en relación a SDHImplementación en 12 paises de la UE

www.solar-district-heating.euApoyo:


Contexto

Mostrar el papel clave de la planificación urbana en alcanzar los objetivos medioambientales y renovables de la UE y locales

• Aspectos clave de los sistemas de calefacción urbana respecto a los aspectos urbanos

• ¿Porqué SDH puede contribuir en alcanzar esos objetivos?• ¿Qué relación existe entre la planificación urbana y energética?• ¿Cómo integrar SDH en diferentes contextos urbanos?• ¿Como se decide el desarrollo o no de SDH?• ¿Cuáles son los marcos legales relevantes para SDH respecto a la

planificación urbana y energética?

� ¿Cuál es el papel de los planificadores urbanos en el desarrollo de SDH?


2. SDH: Introducción

2.A. ¿Qué es una Red Urbana (District Heating, DH)?2.B. ¿Qué ofrece la energía Solar a DH (Solar District Herating, SDH)?2.C. ¿Dónde se emplea?2.D. ¿Cuáles son las conexiones entre SDH y PlanificaciónUrbanística?

Heat production unit

Substation


2.A. ¿Qué es un DH?

Unidad de Producción de

Calor

Subestación

Source : ADEME Île-de-France


¿Qué es un DH??

Red District Heating

SubestaciónSistema Calefacción EdificioIntercambiador de Calor

Red de aguaAgua Caliente Sanitaria, ACS

Source : Vic-Montaner Energie Bois

2.A. ¿Qué es un DH?


¿Qué es una Red Urbana Solar (SDH)?Las Redes Urbanas Solares consisten en grandes campos de colectores solares térmicos conectadosa edificios o redes de calor de barrios, comunidades o de grandes cuidades. Estos campos son integrados bien en espacios libres o las propias azoteas de los edificios.

Heat production unit

Substation


2.B. ¿Qué ofrece la energía solar al DH?


2.B. ¿Qué ofrece la energía solar al DH?

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• Libre de emisiones y Renovable

• Disponible en todas partes- Independencia Energética- Seguridad de Suministro- Desarrollo Local

• Economically sensitive: - Estabilidad económica a largo plazo- Reducción de costes y mayor

eficiencias que solucionesindividuales

- Demostración rentabilidad en la UE


2.C. ¿Dónde se emplea en la UE?

216 plantas solares térmicaspara generación de frío y calorcon campos de colectores de mas de 500 m² y 350 kWth de capacidad nominal

Source: Solites


2.C. Solar District Heating en España

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España:16 plantas solares térmicas para generación de frío y calor con campos de colectores de mas de 500 m² y 350 kWth de capacidadnominal.


• El DH y campos solares cumplen con las normas urbanas• La red de tuberías del DH siguen las calles• El desarrollo del DH depende directamente del ropio desarrollo

urbano (densidad población, edificios, consumo por edificio…)• Resposabiliad de autoridades locales (Planes de acción de Energía

Sostenible, planificación urbanística…)Heat production unit

Substation


2.D. Conexión entre SDH y planificaciónUrbanística


3. Aspectos Técnicos de SDH

3.A. Sistema Centralizado / Descentralizado3.B. Integración Campo de Colectores3.C. Integración en Edificios3.D. Almacenamiento Térmico3.E. Almacenamiento Estacional en Terreno3.F. Proceso para la toma de decisiones

Solar District Heating in Urban Planning 16Source: Solites

• Suministro del la planta solar a la planta central de generación

• Con almacenamiento, 50% de la demanda de calor de la red.

Centralizado Descentralizado

• Situación del campo de colectoresde acuerdo con adecuaciónurbanística

• Directamente acoplado a la red• No necesidad de almacenamiento

3.A. Sistema Centralizado/Descentralizado


3.B. Integración Campo Colectores

• Simple y preferible.• Necesidad de grandes

areas > 50 000 m²

• Contexto Urbano• Mayor Complejidad• Empleo de areas

existentes

• Contexto Urbano• Uso de Infraestructuras

existentes

Source: Solites, Arcon, STW Crailsheim, Cofely


3.C. Integración en Edificios

Elevado

Integrado

Montado

Fachada Cubierta

Source: Solites


3.D. Almacenamiento Térmico

• Necesidad de almacenamiento de varios100 m³ para grandes plantassolares (>1 MWth).

• Los sistemasdescentralizados puedenoperar sin almacenamiento

• Fracciones Solares Elevadas(> 20%).

• Necesidad de grandessistemas de almacenamiento(1 000 m³ - 10 000 m³)

• Posibilidad de almacenamientoen terreno en areas urbanas.

Source: Solites; www.saisonalspeicher.de


3.E. Almacenamiento Estacionalen Terreno

Almacenamineto en pozoPozo artificial relleno de material de almacenamiento y agua

Almacenamineto en tanqueTanque de hormigón armadocon agua.

Almacenamiento sondeos geotérmicosAlmacenamiento directamente en el terreno.

Almacenamiento en AcuiferoAlmacenamiento térmico en aguassubterraneas.

(60 to 80 kWh/m³)(60 to 80 kWh/m³) (60 to 80 kWh/m³)(60 to 80 kWh/m³)

Source: Solites


3.F. Solar integration decision process

Yes

NoYes

No

Yes

Yes Yes

NoNo

No

No No

Yes

No

Yes

Yes

No

No

No

No

NoNo

Yes

Yes

Yes

Yes

YesYes

Posibilidad instalarcolectores solarestérmicos en cubierta?

Espacio para tanque de almacenamiento y habitaculo para red de tuberias?

¿Edificio con sistema de calefacción centralizado?

¿Puede el edificioconectarse una red de calefacción urbana?

¿Posibilidad conectarplanta solar a la red de calefacción urbana?

¿Edificio con sistema de calefacción centralizado?

¿Posibilidad de implementar un sistemade calefacíón central enel edificio?

¿Posibilidad implementaralmacenamientoestacional a la red?

Imposibilidad de integrarenergía solar térmica

Conexión a la red urbana con fracción solar

Planta solar térmicaconectada a la red de calefacción urbana

Planta solar térmica para calefacción y ACS

¿Posibilidad de implementar un sistemade calefacíón central enel edificio?

Solar district heating

¿Sistema de ACS centralizado?

Planta solar térmica para ACS

¿Preferencia por integrarla planta solar a la red urbana?

¿Puede el edificioconectarse una red de calefacción urbana?

¿Posibilidad de implementar una planta solar en la red existente?

¿Posibilidad conectarplanta solar a la red de calefacción urbana?

Source:Solites


4. SDH en diferentes contextos y planeamiento urbano

4.A. Contexto Urbano de SDH• Municipios pequeños / Rural• Distrito• Grandes Ciudades

4.B. Planificación y aspectos organizativos• Áreas Requeridas• Áreas disponibles en edificios• Inclusión energía solar en plan de desarrollo• Operadores y partes interesadas en el desarrollo de SDH


4.A. Redes SDH en pequeñosmunicipios, distritos y ciudades

Plant in Stuttgart Burgholzhof (DE) Plant in Stadion Liebenau, Graz (AT)

• SDH distritos nuevos o reformados

• Empleo de infraestructurasexistentes

• Posibilidad de sistemascentrales o distribuidos

• Integración de plantas solaresen las redes existentes.

• Empleo de cubiertas o infraestructuras existentes

• Posibilidad de sistemascentrales o distribuidos

• Redes de calor urbanasrenovables abasteciendopuebles enteros enzonas rurales

• Uso de campos abiertos

Plant in Marstal (DK)

Source: Solites Marstal District Heating, EnBW, SOLID


4.A. SDH en pequeños municipios: Büsingen (DE)

• SDH para pequeños pueblos y comunidades

• Reestructuración completa del suministro de calefacción del pueblo completo.

• 100 % Renovable con la intehración de Biomasa y Soalr Térmica

Source: www.buesingen.de


• Área Colectores: 1.100 m²

• Fracción Solar anual12 %.

• Nueva red de calor

• Primera planta de energía solar térmicapara un municipioBioenergético

• La energía solar térmica cubre la demanda total de calor en verano

• Operación: 2013

Source:Solites

4.A. SDH en pequeños municipios: Büsingen (DE)


4.A. SDH en distritos:Gardsten (SE)

Göteborg

Gardsten

• Planta descentralizada

• Área Colectores: 150 m²

• Mejora calidad de vida y eficienciaenergética de un distrito.

• Construcción de grandes plantassolares en edificios

• Integracion en una de las mayoresredes de Europa con una longitudde red de 1 000 km

Source : www.new-learn.info; https:\\earth.google.de


• Integración de SDH en concuros de planificación urbana

• Concienciación población

Source: pesch partner architekten stadtplaner

4.A. SDH en distritos:Gardsten (SE)


• Integración en una red de calefacción urbana

• Área Colectores: 3 400 m²

• Mayor planta termosolar de colectores de tubos de vacío.

• Sistem descentralizado

• Fracción Solar superior al 50% en verano

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4.A. SDH en grandes ciudades: Wels (AT)

Source: www.nachhaltigkeit.at; www.ritterl-xl-solar.com


4.B. Aspectos de Planificación e implicación de SDH – Área requerida

Jagstheim

Redes de Calor Urbana Renovables para abastecer a pueblos enteros en zonas rurales.

Source: Solites, City of Crailsheim


Jagstheim

100 % Demanda de calor mediante Energías Renovables

• Aplicación. 400 ha de Biomasa requeridas para cubrir 100 % de la demanda.

• Aplicación. 21 ha de campo de colectoressolares para cubrir 100 % de la demanda.

Source: Solites, City of Crailsheim

4.B. Aspectos de Planificación e implicación de SDH – Área requerida


4.B. Aspectos de Planificación e implicación de SDH – Área Disponible en Edificios

• Dimensiones de la planta

• Pendiente de la Cubierta

• Forma de la Cubierta

• Cpacidad de carga de la Cubierta

• Orientación(S, SE, SW)

• Sombra

• ¿Habitáculosubestacióndisponible?

• ProtecciónPatrimonio!!

Source: Solites


Adapted roof areas

Evaluación de áreas aptaspara SDH:

• Proximidad a redesexistentes o planeadas

• Areas apta: Area porfactor de empleabilidad(0.8)

• Datos sobre tipo de edificio, uso y propiedad.

Source: Solites

4.B. Aspectos de Planificación e implicación de SDH – Área Disponible en Edificios


4.B. Energía Solar en planes de desarrollo

En la mayoria de los casos, el plan de desarrollo de la integración de la energía solar térmicano puede ser prescrito. Sin embargo, éste, puede ser impulsado mediante diferentesrequisitos.

Forma de Cubierta

• Cubierta inclinada, dos-aguas, cubierta plana…

• Pendiente de la Cubierta

Sombreamientos

• Distancia edificios colindantes

• Altura edificios colindantes

• Altura de la vegeación y previsión futura de ésta.

Source: Solites

Orientación

• Adaptación de lascubiertas orientadashacia el sur


4.B. Partes interesadas y toma decisiónpara el desarrollo de SDH

Contexto NacionalBarreras legales DH:

• El Código Técnico de la Edificación no prevé ningún tipo demetodología para premiar los edificios abastecidos mediante DH.

• Nueva edificación � Parte de la demanda de ACS con SolarTérmica.

• Conflicto con DH si no incluye cogeneración, calor residual osistemas que justifiquen un ahorro.

• Ley sobre derechos de emisiones (Ley 1/2005)• Directiva 2010/31/CE � trasposición normativa estatal y/o regional


Contexto NacionalBarreras legales DH:

• El Código Técnico de la Edificación no prevé ningún tipo demetodología para premiar los edificios abastecidos mediante DH.

• Nueva edificación � Parte de la demanda de ACS con SolarTérmica.

• Conflicto con DH si no incluye cogeneración, calor residual osistemas que justifiquen un ahorro.

• Ley sobre derechos de emisiones (Ley 1/2005)• Directiva 2010/31/CE � trasposición normativa estatal y/o regional



Contexto NacionalSegún ADHAC:Se requiere de un cambio legislativo en la actual normativa relacionadacon:• Instalaciones térmicas,• Planos urbanísticos municipales, y• Planes energéticos.

Incentivos Nacionales y Locales:Deberían estudiarse posibles incentivos fiscales para favorecer laconstrucción de redes de calor y frío urbanas, así como agilizar lostrámites legales.

Incluyendo Sistemas DH



Comunicación y difusión:

Desconocimiento general sobre sistemas DH en general (funcionamiento, gestión…).

Resistencia por parte de la sociedad a sistemas de DH

Es necesaria una labor de difusión para acercar las instalaciones DH a todos los agentes implicados:

• La población en general, futuros usuarios.

• Marco educativo universitario � técnicos, urbanistas, ingenieros y entidades públicas.



Usuarios Finales

Planificadores

Urbanos

Promotores Vivienda

AutoridadesLocales

Supervisor Proyectos

Propietarios Edificio

Estado – Marco Regulatorio Nacional

Asistencia



Usuarios Finales

Planificadores

Urbanos

Promotores Vivienda

AutoridadesLocales




Asistencia


Viabilidad Energías

Renovables

SubsidiosCTE

Communication, (financial) incentive

Communication & (financial)incentive


Usuarios Finales

Planificadores

Urbanos

Promotores Vivienda

AutoridadesLocales




Asistencia


Viabilidad Energías

Renovables

SubsidiosCTE

Communication, (financial) incentive

Communication & (financial)incentive

Operador DH

Operadores Gas y Electricidad




Los operadores de Gas y Electricidad se encuentran a menudo en contacto con las partes interesadas de nuevos proyectos de areasurbanas: Autoridades locales, Planificadores Urbanos y Promoters de vivienda.

• Esto supone una influencia directa en la toma de decisiones.

• Incentivos por conectarse a las redes de gas y competir directamente con las redes de calefacción urbanas.

Por contra, los operadores de las redes de distrito rara vez se encuentran en contacto con las partes mencionadas:

• No son parte activa en la toma de decisiones.

Las autoridades locales y planificadores debería de incluir a todos los operadores de energía en la toma de decisiones.



5. Marco legal desde el plano de la UE al local

5.A. EU vs. DH y Planificación Urbana

5.B. Marco legal a nivel nacional

5.C. Marco legal a nivel regional

5.D. Marco legal a nivel local


5.A. DH y planificaciónurbana en la UE

• Directiva en Eficiencia Energética 2012/27/EC :

− Los estados miembros deben evaluar el potencial de DHC y adoptar planes nacionales, que se constituyan de los planes de calefacción y refrigeración regionalesy locales (Artículo 14, Anexo VIII)

• Directiva en Energías Renovables 2009/28/EC :

− Objetivos vinculantes para el consumo final de energía procedente de fuentesrenovables para el año 2020 (además de metas nacionales específicas)

− Se anima a los estados miembros a desarrollar e implementar una tecnología de calefacción y refrigeración eficiente, adaptada a la integración de fuentes renovablesa gran escala.


Energía:• PER 2011-2020:Plan de acción de energías renovables

- Fomento del uso de fuentes renovables.- Objetivo 20% de fuentes renovables para el 2020.

• Plan de acción de ahorro y eficiencia energética– Plan para previsión de medidas especificas para promover cogeneragión,

tecnología fundamental en instalaciones de climatización urbana como una de las vías de desarrollo.

5.D. Marco legal a nivelnacional


Nuevo marco normativo a favor de la rehabilitación, la regeneración y renovación urbana:• Real Decreto 235/2013. Procedimiento básico para certificación de eficiencia

energética de edificios.• Ley 8/2013. Rehabilitación, regeneración y renovación urbana.• RD 233/2013. Plan estatal de fomento del alquiler, rehabilitación edificatoria y

regeneración y renovación urbanas 2013/2016



Trasposición Directiva 2012/27/EC:Trascripción “literal” Directiva Europea.


Fuente:


Trasposición Directiva 2012/27/EC:Trascripción “literal” Directiva Europea.


Fuente:


5.D. Marco legal a nivelregional y local

Ejemplo Barcelona:• Plan de acción para el Ahorro de Energía y la Reducción de las

Emisiones a la Atmosfera (PAE):– Considera los proyectos en los que el Ayuntamiento de Barcelona pueda tener

responsabilidad directa, así como recomendaciones de actuación.

Objetivo: • Fomentar la eficiencia energética y el uso de las energías renovables.


6. Posibles Acciones y Recomendaciones

6.A. Nivel Nacional

6.B. Nivel Regional

6.C. Nivel Local


6. Recomendaciones: Nivel Nacional

• Estudio Viabilidad de Redes Urbanas con fuentes renovables> 20 000 inhabitants

• Adaptar subsidios y ayudas nacionales y regionales a los costesextra derivados de las instalaciones de distrito urbanas con aporte solar.

• Desarrollo nuevos planes de desarrollo de las energíasrenovables� Solar y Redes Urbanas � onjetivos mercado SDH

• Herramientas planificación urbana� Coordinación de las redes de energía, incluyendo gas,

electricidad y redes de distrito.


6. Recomendaciones: Nivel Regional

Ejemplo en Francia (Île-de-France) :• Mapa necesidades de calor, Potencial desarrollo de Redes

Urbanas.

• Desarrollo objetivos Red Urbana con renovables:− Conexión de mas de XX viviendas para 2020.− Alcanzar 50% renovable (incluyendo recuperación calor residual) para 2020


6. Recomendaciones: Nivel Local

• Mapas redes de calor en los mapas locales de planeamineto urbano.(Ejemplo Grenoble, Francia)

� Optimización desarrollo e inversiónde las redes

� Identificar áreas de desarrolloprioritarias para redes de baja temperaturay solar.

• Control estudios para nueva edificación y tener en cuenta laviabilidad de las rdes con fuentes renovables.

Mapa planeamineto urbano incluyendoDH en Grenoble (Francia)

• Build an energies master plan (gas,electricity, DH)


7. Conclusiones

• Redes Urbanas (Solares) para calefacción y refrigeración en comunidades y ciudades:– Nuevas instalaciones de DHC pueden contribuir de una manera significativa a alcanzar los

objetivos de las políticas energéticas locales y de la UE.– Integración de Sistemas de Energía Renovable a gran escala, ej: energía solar térmica en áreas

urbanas.– Competitividad y estabilidad del precio debido a soluciones individuales.– La energía solar se encuentra disponible en todas partes y no genera emisiones.

• El desarrollo de DHC y la planificación urbana se encuentran estrechamente vinculadas. Integraciónde la energía solar térmica.– El desarrollo de SDH requiere de planificación energéica y urbana tanto a nivel local como

regional.– La energía y el urbanismo se encuentran vinculados en muchos aspectos.

• Recomendaciones para el desarrollo de sistema de energía renovables y SDH– Planificación a niveles local y regional.– Integración de SDH en todas las fases del proceso de planificación.– Consideración de SDH en conceptos de energía.– Comunicación e involucración de las partes interesadas a nivel local y regional.– Plantas de demostración y proyectos de buenas prácticas.


8. Referencias

SDHplus project: www.solar-district-heating.eu

AMORCE: www.amorce.asso.fr

SOLITES: www.solites.de


8. Información Adicional

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SmartReFlexwww.smartreflex.eu

RES H/C SPREADwww.res-hc-spread.eu

STRATEGOwww.heatandthecity.org.uk/about/workshops/stratego_project

SPECIAL-EUwww.special-eu.org

SUSREGwww.susreg.eu

CASCADEwww.cascadecities.eu

UP-RES aaltopro2.aalto.fi/projects/up-res/

Documents

Planeamiento Urbano: Solar District Heating