Comunicación presentada al IV Congreso Edificios Inteligentes 2018.
Autora
- María Fernández Boneta, Research Project Manager, Centro Nacional de Energías Renovables (CENER).
Resumen
En noviembre de 2016 la Comisión Europea presentó un paquete de medidas para favorecer la descarbonización de la Unión Europea, proponiendo la actualización de varias Directivas clave en materia energética. La propuesta de actualización de la EPBD (Energy Performance of Buildings Directive – Directiva 2010/31/UE) incluye la definición de un nuevo indicador de inteligencia para los edificios (“smartness indicator”) que podrá ser adoptado de forma voluntaria por los Estados miembros. El proyecto europeo SRI (Smart Readiness Indicator for buildings) tiene como objetivo el apoyo técnico a la Dirección General de Energía de la Comisión Europea, proporcionando una metodología robusta y armonizada con el fin de determinar un SRI para los edificios de la Unión Europea.
Palabras clave
Indicador, Inteligencia, SRI, Smartness Indicator, Servicios, Funcionalidades, Tecnologías Inteligentes, Metodología, Ponderación, Criterios de Impacto
Antecedentes
A finales de noviembre de 2016 la Comisión Europea presentó un paquete de medidas encaminado a la actualización de varias directivas en el campo de la eficiencia energética, energías renovables, diseño y regulación del mercado eléctrico [1].
Uno de los aspectos relevantes de la propuesta para actualizar la Directiva de eficiencia energética de los edificios (EPBD) es aprovechar mejor el potencial de las tecnologías inteligentes. Se estima que una mayor adopción de estas tecnologías genere un importante ahorro de energía de una manera rentable, a la vez que mejore el confort de los usuarios, haciendo que el edificio se adapte a sus necesidades. Además, los edificios inteligentes han sido identificados como los elementos clave de los futuros sistemas energéticos, en los que habrá una mayor cuota de energías renovables, suministro distribuido y flexibilidad energética, que también se gestionará desde el lado de la demanda (infraestructura de movilidad eléctrica, generación de electricidad in-situ, almacenamiento de energía).
La propuesta de modificación de la Directiva incluye básicamente los siguientes conceptos, en relación con la inteligencia de los edificios:
- La introducción de sistemas de automatización y control de edificios (BACS, Building Automation and Control System) como alternativa a las inspecciones físicas.
- El uso de los Códigos o Reglamentos de construcción para apoyar el despliegue de la infraestructura de recarga para la movilidad eléctrica (requerimientos mínimos).
- La introducción de un ‘Indicador de Inteligencia para Edificios’ (llamado “smartness indicator” en la propuesta) para evaluar la preparación tecnológica de los edificios para interactuar con sus ocupantes y el entorno energético y para operar de manera más eficiente.
El 19 de diciembre de 2017 se alcanzó un acuerdo provisional para la revisión de la EPBD, en el que se concluye que la implantación del SRI en los Estados miembros será opcional y se basará en dos instrumentos legales para su regulación a nivel europeo, incluyendo su definición, metodología de cálculo y modalidades técnicas de implementación, dando el control a los Estados miembros (a través del Comité EPBD) en la implantación del indicador. Este acuerdo provisional incluye un anexo técnico (Anexo Ia) [2] que establece un marco para la definición y metodología de cálculo del indicador.
Proyecto
El estudio técnico “Smart Readiness Indicator for Buildings” (SRI) [3] comenzó en marzo de 2017 y se extenderá hasta julio de 2018, con el fin de investigar más a fondo el alcance, la definición y el cálculo de este SRI, también con el objetivo de una evaluación más detallada de su posible impacto a nivel de la UE. El objetivo fundamental es el de proporcionar apoyo técnico a la Dirección General de Energía de la Comisión Europea con el fin de apoyar las negociaciones y el proceso de decisión sobre la posible introducción del indicador.
Los objetivos del estudio son:
- La cuantificación y evaluación del impacto de las tecnologías inteligentes en los edificios.
- La propuesta de una metodología armonizada para calcular y presentar el SRI de un edificio.
- La comparación de distintos escenarios políticos mediante un análisis de impacto.
En este contexto, el Departamento de Energética Edificatoria de CENER participa en la Tarea 3 como parte interesada, integrándose en el equipo de expertos que forman parte de las rondas de consulta para la definición iterativa del catálogo de servicios, la definición del indicador y el análisis de impacto.
Catálogo de servicios
La primera tarea del proyecto y sentando las bases de la metodología de cálculo del futuro indicador, se ha consensuado con las partes interesadas un catálogo de servicios general en una estructura jerárquica, clasificando los servicios dentro de diez dominios. Algunos de los servicios son servicios agregados, que se componen de los denominados subservicios como se muestra a modo de ejemplo en la Figura 2.
El catálogo de servicios se ha desarrollado en base al análisis documental que incluye el estudio de normas como la EN 15232 [4], hojas de ruta, iniciativas existentes y otros estudios. En el contexto del proyecto, se ha compuesto un primer catálogo de servicios inteligentes clasificados en base a los siguientes 10 dominios o ámbitos del edificio:
- Calefacción: almacenamiento, generación, distribución y emisión de calor.
- Agua caliente sanitaria: eficiencia de la distribución, generación y acumulación.
- Refrigeración: acumulación, control de emisores, generación y consumo.
- Ventilación mecánica: control del caudal de aire y de la temperatura del aire interior.
- Iluminación: control del nivel de iluminación artificial y de luz natural.
- Envolvente dinámica: control de ventanas, sus persianas o elementos de protección solar.
- Generación de energía: generación in-situ y un posible uso local, así como la flexibilidad brindada a la red.
- Gestión de la demanda: flexibilización de la demanda mediante control de equipamiento e impacto en la infraestructura de red.
- Carga de vehículos eléctricos: carga del vehículo, almacenamiento o inyección en red.
- Monitorización y control: registro de datos a través de sensores integrados en el TBS (Technical Building System) para control y toma de decisiones.
El catálogo de servicios y funcionalidades se ha diseñado con el objetivo de ser modulable y flexible, permitiendo añadir nuevos servicios, a la vez que mantiene la neutralidad técnica. Cuenta con una recopilación inicial de 92 servicios con distintos niveles de funcionalidades, pero se ha llevado a cabo un proceso de simplificación y racionalización reduciéndolo hasta 50, con el objetivo de mejorar la viabilidad de la metodología. A partir del mismo, se identificaron las siguientes 8 categorías de impacto para cada servicio integrado, a contemplar en el marco de la metodología de cálculo del SRI:
- Ahorro de energía: evalúa el impacto sobre el ahorro directo de energía en el edificio.
- Flexibilidad para la red eléctrica y almacenamiento.
- Autoconsumo: generación eléctrica in-situ con el fin de proporcionar una mayor autonomía en términos de seguridad de suministro al edificio.
- Confort: ganancia subjetiva de confort proporcionada al usuario (percepción consciente e inconsciente del entorno físico, incluido el confort térmico, acústico y visual).
- Comodidad: evalúa la facilidad de uso para el ocupante, por ejemplo requiriendo menos interacciones manuales.
- Salud: es un impacto importante para todos los servicios.
- Mantenimiento y predicción de averías: desde el punto de vista de gestión de instalaciones.
- Información a los ocupantes: evalúa hasta qué punto el edificio y sus subsistemas pueden transmitir información al ocupante sobre la operación del edificio.
Metodología armonizada
Actualmente, la metodología prevista para el cálculo del SRI en el contexto del proyecto es la de una evaluación multicriterio basada en los impactos estimados de las funcionalidades inteligentes presentes en un edificio. Utilizando los ocho criterios de impacto descritos anteriormente, el modelo genérico se convertiría en:
SRI = A × a + B × b + C × c + D × d + E × e + F × f + G × g + H × h
Dónde:
A – H = puntuación de impacto (de 0 a 100) para cada una de las 8 clases de impacto
a – h = la ponderación de impacto (de 0 a 100%) para cada una de las 8 clases de impacto
Cada servicio puede ser cubierto con funcionalidades con un nivel distinto de inteligencia que varía desde 0 hasta 4, dependiendo del servicio. A modo de ejemplo se muestra la siguiente tabla para el servicio de control de la emisión o distribución de calefacción, contenido en el dominio de calefacción.
Para cada servicio y nivel de funcionalidad identificados en el catálogo, se ha valorado (por el momento de forma provisional), el nivel de impacto sobre cada uno de los criterios considerados mediante una escala que oscila desde —, –, -, 0, +, ++, hasta +++. Los siete niveles de la escala indican lo fuerte que es el impacto positivo o negativo sobre cada criterio. Esta escala original puede traducirse a una escala numérica (+ = 1, ++ = 2, +++ = 3…) que permita el cálculo de la puntuación total por impacto y dominio en función de los criterios de ponderación seleccionados.
La metodología propuesta hasta el momento en el contexto del proyecto, implica los siguientes pasos o etapas:
- Identificación del caso: según el tipo de edificio, zona climática, etc., es necesario adaptar la metodología (lo que significa principalmente el filtrado adecuado de dominios y servicios).
- Identificación de los servicios involucrados en el caso.
- Asignación del nivel de funcionalidad alcanzado para cada servicio involucrado según el catálogo.
- Puntuación asociada a cada servicio de acuerdo con los criterios de impacto para el caso objeto y la puntuación máxima alcanzable.
- Suma de la puntuación por dominio para el caso de estudio y de la puntuación máxima alcanzable.
- Suma ponderada (por dominios) para cada criterio de impacto (caso de estudio y puntuación máxima del caso de estudio).
- Suma ponderada (por criterios de impacto) del caso de estudio y de la puntuación máxima para el caso de estudio.
- SRI (%) = puntuación edificio objeto / puntuación máxima posible edificio objeto.
- Traducción de SRI (%) a una escala heurística (por ejemplo, A – G), fácilmente interpretable para el consumidor.
Ejemplo
Una hipotética casa unifamiliar semi-inteligente, que incluye:
- Control de los emisores de calefacción con válvulas termostáticas, con compensación climática del sistema y optimización de arranque/parada.
- Control de la generación de calefacción en función de la demanda mediante variación de la consigna de temperatura de impulsión.
- Monitorización y control por control remoto (a través del teléfono móvil) del sistema de calefacción.
- Generación de históricos de consumos de energía.
- Punto de carga básico de vehículo eléctrico.
Bajo la metodología de SRI simplificada, este edificio obtiene un 59% de la puntuación respecto a la puntuación potencial máxima para este edificio que representa el 100%.
La ponderación de los impactos por dominio aplicado en este ejemplo se muestra en la Tabla III y los ocho criterios de impacto se han ponderado por igual (1/8 = 12.5%). Sin embargo, éstos podrían ser ponderados de manera diferente para dar más protagonismo a algunos impactos frente a otros.
Conclusiones
La metodología SRI debe ser lo suficientemente flexible como para adaptarse a un contexto específico (tipología de edificio, clima, contexto local, preferencias del usuario, etc.). Debe permitir tener en cuenta la presencia o ausencia de servicios y TBS (Technical Building System), y también tener en cuenta la prioridad relativa (ponderación) a aplicar en base a los dominios y a los criterios de impacto. Para el éxito del SRI (si éste es implantado en la práctica) es necesario estructurar la metodología para que su propuesta de valor supere su coste de implementación de cara a su público objetivo. La metodología propuesta cumple con estas premisas. Sin embargo, en el estado actual del proceso político asociado al desarrollo del indicador, la importancia o peso que se le puede llegar a dar a los distintos criterios de impacto es desconocida.
Agradecimientos
A VITO, coordinador del proyecto “SRI for buildings” por invitar a CENER a contribuir en el desarrollo de este interesante proyecto y a la Asociación KNX Internacional por su apoyo y colaboración en el transcurso del mismo.
Referencias
- https://ec.europa.eu/energy/en/news/commission-proposes-new-rules-consumer-centred-clean-energy-transition
- http://www.europarl.europa.eu/sides/getDoc.do?type=REPORT&reference=A8-2017-0314&language=EN#title1
- https://smartreadinessindicator.eu/
- UNE-EN 15232:2014. Eficiencia energética de los edificios. Impacto de la automatización, el control y la gestión de los edificios.