Evaluación de medidas de eficiencia energética en el sector residencial

Trabajo Fin de Grado Ingeniería de la Energía Evaluación de medidas de eficiencia energética en el sector residencial Autor: Fernando Rabadán Macías Tutores: Manuel Burgos Payán Juan Manuel Roldán Fernandéz Dpto. Ingeniería Eléctrica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2021 iii Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de la Energía Evaluación de medidas de eficiencia energética en el sector residencial Autor: Fernando Rabadán Macías Tutores: Manuel Burgos Payán Juan Manuel Roldán Fernández Dpto. Ingeniería Eléctrica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2021 v Trabajo Fin de Grado: Evaluación de medidas de eficiencia energética en el sector residencial Autor: Fernando Rabadán Macías Tutor: Manuel Burgos Payán Juan Manuel Roldán Fernández El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2021 El Secretario del Tribunal A mis padres por su incondicional apoyo. vii A toda persona que en algún momento de su vida me ha aportado algo nuevo. ix Agradecimientos En primer lugar, quería agradecer a todas las personas que han estado conmigo durante la carrera en estos magníficos 5 años en los que ha habido momentos muy duro y, en algunas ocasiones, he tenido ganas de dejarlo todo pero que finalmente gracias a mi fuerza de voluntad y a algunas personas en mi vida me han hecho darme cuenta de lo que realmente quería en mi vida. Agradecer a Manuel Burgos Payán por su comprensión y dedicación cuando lo he requerido para la realización del Trabajo Fin de Grado. Sé que ha sido un año difícil para todos debido a la pandemia, pero siempre antes o después ha estado disponible para resolverme las dudas. También agradecer a todos los buenos amigos que me llevo de la carrera con los que he pasado momentos muy buenos y con los que sé que puedo contar par toda la vida. MIL GRACIAS por todo. A todos mis amigos del pueblo, que saben que he pasado momentos difíciles durante estos años y siempre han estado ahí para apoyarme y sacarme una sonrisa. Agradecer a mi familia, mis primos, mis titas que, aunque hayamos pasados momentos difíciles somos una familia unida y que siempre encontramos una razón para salir a flote. Y, por último, y como no, AGRADECER por todo en la vida a mis padres, que me han apoyado y han estado ahí siempre. Sin ellos, no hubiera llegado a donde he llegado. MIL GRACIAS Fernando Rabadán Macías Mayo 2021 xvii ÍNDICE DE TABLAS Tabla 2-1. Demanda de Energía Eléctrica peninsular y emisiones CO2-eq 2010-2019 15 Tabla 2-2 Emisiones de gases contaminantes por centrales de generación eléctrica durante 2019 16 Tabla 3-1. Número y tipo de viviendas en España 19 Tabla 3-2. Número total de equipos que proporcionan calefacción por zona climática 22 Tabla 3-3. Tasa de equipamiento según zona climática y tipo de vivienda 23 Tabla 3-4. Consumo final por zona climática 24 Tabla 3-5. Desagregación del consumo de energía según fuentes energéticas en la zona del Atlántico Norte 26 Tabla 3-6. Desagregación del consumo de energía según fuentes energéticas en la zona Continental 27 Tabla 3-7. Desagregación del consumo de energía según fuentes energéticas en la zona Mediterránea 29 Tabla 3-8. Consumo final según tipo de vivienda 30 Tabla 3-9. Desagregación del consumo de energía según fuentes energéticas en las viviendas en bloque 32 Tabla 3-10. Desagregación del consumo de energía según fuentes energéticas en las viviendas unifamiliares 33 Tabla 3-11. Consumo energético unitario en zona Atlántico Norte por tipo vivienda 34 Tabla 3-12. Consumo energético unitario en zona Continental por tipo vivienda 35 Tabla 3-13. Consumo energético unitario en zona Mediterránea por tipo vivienda 37 Tabla 4-1. Frigoríficos y lavadoras propuestas. Consumo y coste del equipo. 45 Tabla 4-2. Rendimientos e inversión de la bomba de calor de aerotermia 47 Tabla 4-3. Emisiones de CO2-eq según tipo de combustible 50 Tabla 4-4. Consumo de energía eléctrica de las distintas alternativas de frigoríficos 53 Tabla 4-5. Análisis del ahorro energético y económico de los frigoríficos Corberó A+ y A++ 53 Tabla 4-6. Estimación de las variables económicas de los frigoríficos con etiquetado energético superior 54 Tabla 4-7. Consumo de energía eléctrica de las distintas alternativas de lavadoras 55 Tabla 4-8. Análisis del ahorro energético y económico de las lavadoras Corberó A++ y A+++ 55 Tabla 4-9. Estimación de las variables económicas de las lavadoras con etiquetado energético superior 56 Tabla 4-10. Estructura del consumo energético de climatización y producción de ACS en un hogar de España 56 Tabla 4-11. Desglose del consumo energético 57 Tabla 4-12. Demanda de energía 57 Tabla 4-13. Análisis del ahorro energético y económico de la bomba de aerotermia 58 Tabla 4-14. Estimación de las variables económicas de la bomba de aerotermia 59 Tabla 4-15. Consumo medio total por hogar distribuido según el equipamiento antes de la sustitución de equipos 59 Tabla 4-16. Consumo medio total por hogar distribuido según el equipamiento tras la sustitución de los equipos 60 Tabla 4-17. Consumo de energía en viviendas según la zona y el tipo 60 Tabla 4-18. Ahorro de las emisiones de CO2-eq tras la aplicación de las mejoras 61 Tabla 5-1: Resultados obtenidos del consumo medio total de los frigoríficos 62 Tabla 5-2: Resultados obtenidos del consumo medio total de las lavadoras 62 Tabla 5-3: Resultados obtenidos del consumo medio total para climatización y ACS 62 xix ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1-1. Representación esquemática del sistema eléctrico 2 Figura 1-2. Potencia Eléctrica instalada y demanda eléctrica 4 Figura 1-3. Cobertura de la demanda eléctrica peninsular durante el año 2019 5 Figura 1-4. Evolución en km de la red de transporte de energía eléctrica peninsular 6 Figura 1-5. Distribución por zonas geográficas de las empresas de distribución de electricidad 7 Figura 1-6. Componentes del precio del PVPC frente a mercado libre 8 Figura 2-1. Curvas de oferta y demanda 12 Figura 2-2. Curva de Oferta 13 Figura 2-3. Toneladas de CO2 eq emitido por cada MWh generado en función de la tecnología de generación empleada 15 Figura 3-1. Distribución territorial de zonas climáticas en España 20 Figura 3-2. Estructura del consumo a nivel nacional según la fuente energética 21 Figura 3-3. Estructura del consumo residencial a nivel nacional según el uso energético 21 Figura 3-4. Estructura del consumo de los electrodomésticos de las viviendas a nivel nacional 22 Figura 3-5. Estructura del consumo energético en la zona Atlántico Norte 25 Figura 3-6. Estructura del consumo energético por electrodomésticos en la zona Atlántico Norte 25 Figura 3-7. Estructura del consumo según usos energéticos en la zona Continental 26 Figura 3-8. Estructura del consumo energético por electrodomésticos en la zona continental 27 Figura 3-9. Estructura del consumo según usos energéticos en la zona Mediterránea 28 Figura 3-10. Estructura del consumo energético por electrodomésticos en la zona Mediterránea 28 Figura 3-11. Estructura del consumo energético en las viviendas en bloque 31 Figura 3-12. Estructura del consumo energético por electrodomésticos en viviendas en bloque 31 Figura 3-13. Estructura del consumo energético en las viviendas unifamiliares 32 Figura 3-14. Estructura del consumo energético por electrodomésticos en viviendas unifamiliares 33 Figura 3-15. Estructura del consumo según fuentes energéticas en la zona del Atlántico Norte en viviendas en bloque 35 Figura 3-16. Estructura del consumo según fuentes energéticas en la zona del Atlántico Norte en viviendas unifamiliares 35 Figura 3-17. Estructura del consumo según fuentes energéticas en la zona Continental en viviendas en bloque 36 Figura 3-18. Estructura del consumo según fuentes energéticas en la zona Continental en viviendas unifamiliares 36 Figura 3-19. Estructura del consumo según fuentes energéticas en la zona Mediterráneaen viviendas en bloque 37 Figura 3-20. Estructura del consumo según fuentes energéticas en la zona Mediterránea en viviendas unifamiliares 38 Figura 4-1. Representación del funcionamiento de una bomba de calor en modo calefacción 40 Figura 4-2. Evolución del precio medio anual de la electricidad en España 2010-2019 43 Figura 4-3. Evolución del PVPC frente al precio mercado diario durante el año 2019 (tarifa general 2.0A) (€/MWh) 44 Figura 4-4. Evolución del precio del gas natural en España 2012-2019 45 Figura 4-5. Proyección del Producto Interior Bruto de España (miles de M€ a precios constantes de 2016) 50 Figura 4-6. Proyección de la población española 2015-2030 51 Figura 4-7. Proyección del Nº de viviendas en España 2015-2030 51 Figura 4-8. Precios internacionales de los combustibles fósiles 2015-2030 52 xxi Glosario CECOEL Centro de Control Eléctrico CO2 Dióxido de carbono BOE Boletín Oficial del Estado OMIE Operador del Mercado Ibérico Polo Español OS Operador del Sistema GEI Gases de Efecto Invernadero IDAE Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía DOUE Diario Oficial de la Unión Europea UE Unión Europea ACS Agua Caliente Sanitaria IEE Impuesto Especial sobre la Electricidad VAN Valor Actualizado Neto TIR Tasa Interna de Retorno PIB Producto Interior Bruto INE Instituto Nacional de Estadísticas t Tonelada como unidad de masa 1 1 INTRODUCCIÓN AL SISTEMA ELÉCTRICO La electricidad es un elemento indispensable en nuestra sociedad. Sin ella, no podríamos llevar a cabo, muchas de las acciones que foman parte de nuestro día a día como encender la luz, desplazarnos o navegar por internet. El sistema eléctrico es el conjunto de elementos que se encargan de satisfacer las demandas eléctricas de los distintos consumidores, operando de forma conjunta y adecuada con el fin de conseguir determinado fin. El sistema eléctrico lo componen el conjunto de elementos necesarios para la correcta generación de electricidad, el posterior transporte y distribución y finalmente el consumo por parte de los distintos tipos de consumidores de energía eléctrica. Este conjunto de elementos que forman el sistema eléctrico español está dotado de sistemas de protección, control y seguridad. El sistema eléctrico se puede dividir en cuatro grandes actividades o actividades principales: • Generación: de la generación de energía eléctrica se encargan las distintas centrales de generación, cuyo parque generador se compone tanto de centrales de generación renovables como no renovables. • Transporte: es la actividad que consiste en la transmisión de la energía eléctrica desde los generadores hasta la red de distribución, mediante las llamadas líneas de muy alta tensión. En España se realiza a 220 kV y 400 kV. • Distribución: consiste en llevar la electricidad, a través de las líneas de alta, media y baja tensión, a los puntos de consumo tanto industrial como servicios y doméstico. La red de distribución comprende instalaciones de tensión inferior o igual a 132 kV. • Comercialización: consiste en la venta de energía eléctrica por parte de una comercializadora a los grandes consumidores industriales, los medianos y pequeños consumidores, como son los consumidores domésticos. Vivimos en una sociedad exquisitamente dependiente de las ciencias y la tecnología, en la cual prácticamente nadie sabe nada acerca de la ciencia o la tecnología - Carl Sagan - Introducción al sistema eléctrico 2 Figura 1-1. Representación esquemática del sistema eléctrico En la Figura 1-1 [1], se ven otros elementos como son las plantas de generación, generalmente alejadas de las ciudades, las líneas de transporte en alta tensión, que llevan la energía a las cercanías de las ciudades, las subestaciones de transformación y subestaciones de distribución, que tienen la función de reducir la tensión dentro de unos determinados niveles para la distribución de la energía eléctrica hasta el consumidor final (ya sea industrial o doméstico), ya en las ciudades o en sus inmediaciones. También se aprecia el Centro de Control Eléctrico (CECOEL), que es supervisado por Red Eléctrica España y es el responsable de la operación y supervisión coordinada de las instalaciones de generación y transporte de energía eléctrica. 1.1 Generación Las centrales de generación son aquellas que obtienen electricidad, a partir de diversas fuentes de energía primaria. Tradicionalmente, las centrales obtenían la electricidad a partir de energías no renovables como el carbón, el gas o el petróleo, aunque también se obtenía energía a partir del agua, en las centrales hidráulicas. Actualmente, con el avance de la tecnología y los diversos proyectos que se han puesto en marcha para reducir la emisión de gases de efecto invernadero, ha aumentado de forma significativa la energía que se obtiene a partir de recursos renovables. La energía eléctrica se produce en las distintas centrales entre 12 kV y 14 kV. A continuación, se explica de forma resumida el funcionamiento de las distintas tecnologías de generación de energía eléctrica en España: • Centrales hidráulicas. Estas centrales aprovechan la energía de una masa de agua situada en el cauce de un río o retenida en un embalse, convirtiéndola en energía eléctrica a través de un generador acoplado a una turbina hidráulica. • Centrales nucleares. Esta tecnología se basa en la fisión (rotura) de los núcleos de uranio cuyo calor obtenido se utiliza para producir vapor, el cual a partir de un ciclo de Rankine se hace pasar por una 3 3 Evaluación de medidas de eficiencia energética en el sector residencial turbina de vapor produciendo energía eléctrica. • Centrales térmicas convencionales. Estas centrales se basan en la quema en una caldera de algún combustible fósil para producir vapor el cual es turbinado para producir electricidad. Los combustibles que se utilizan son carbón, gas natural o fueloil. Estas centrales tienen un gran impacto ambiental debido a la emisión de CO2, gases contaminantes y partículas nocivas para el medioambiente y la salud de las personas. • Centrales de ciclo combinado. En estas centrales, la energía térmica del gas natural es transfomada en electricidad mediante dos ciclos termodinámicos consecutivos, primero en una turbina de gas y posteriormente en una turbina de vapor. Estas centrales son más eficientes que las centrales térmicas convencionales (rendimientos aproximados al 60 %) y son menos contaminantes (emiten una tercera parte de CO2 por unidad de energía producida que las centrales térmicas convencionales). • Centrales de cogeneración. Son centrales en las que se obtienen de foma simultánea electricidad y calor. Los tamaños de las centrales de cogeneración van desde centrales pequeñas (5 MW) a centrales grandes (50 MW). Estas centrales emiten menos contaminantes debido a su alto rendimiento (en torno al 80 %) ya que necesitan consumir menos combustible que si se produjera electricidad y calor mediante dos procesos separados. • Centrales eólicas. Estas centrales producen electricidad a partir de la energía cinética del viento por lo que no producen ninguna emisión contaminante. Hay centrales eólicas que superan los 100 MW de potencia instalada. Es una de las fuentes renovables que han alcanzado mayor madurez por lo que se espera que incremente su futura aportación para contribuir al abastecimiento de energía en España. • Central solar fotovoltaica. Transforma directamente la energía solar en electricidad mediante células solares basadas en materiales semiconductores que generan electricidad cuando sobre ellos inciden la radiación solar. Es una tecnología que en los últimos años ha experimentado una bajada exponencial de los precios de la instalación (de 6 €/Wp en 2007 a 0,6 €/Wp en 2020), lo que ha hecho que sean rentables económicamente per sé sin ayudas externas como primas. En España, es la segunda fuente renovable en potencia instalada (MW) y en generación de energía eléctrica (MWh) por detrás de la eólica. • Central termosolar. En ellas se utiliza la radiación solar directa para calentar un fluido caloportador que, mediante un ciclo termodinámico, produce la potencia térmica necesaria para mover a un alternador y así generar energía eléctrica. 11 2 MERCADO ELÉCTRICO En este capítulo, se expone brevemente el funcionamiento del mercado eléctrico español y las funciones de los distintos agentes que intervienen en él, así como la relación entre el mercado eléctrico y las emisiones de CO2. Es necesario conocer cómo funciona el mercado eléctrico para ver en el capítulo 4 cómo afectan las distintas medidas de eficiencia energética tanto a la reducción de energía a nivel nacional como a la reducción de emisiones contaminantes, para así contribuir a la lucha contra el cambio climático. 2.1 Funcionamiento del mercado eléctrico Hasta 1997 no se poduce la liberalización del sector eléctrico español, a partir de la publicación en el BOE de la ley 54/1997 de 27 de noviembre del sector eléctrico, ya que antes el precio de la energía eléctrica lo determinaba el gobierno, que financiaba los costes de las empresas de generación, transporte y distribución que eran generalmente privadas. En este momento, surgió el operador del mercado, que es la entidad que se encarga de gestionar el sistema de ofertas de compra/venta de energía y las operaciones del mercado. El 26 de diciembre de 2013 se publica la Ley 24/2013 del Sector Eléctrico que establece que la operación del sistema, la operación del mercado, las actividades de transporte y distribución de energía eléctrica tienen carácter de actividades reguladas a efectos de su separación de otras actividades, y su régimen económico y de funcionamiento se ajustará a lo previsto en la presente ley. En España, la casación de la energía eléctrica se realiza de manera conjunta con Portugal en el mercado ibérico de electricidad y es llevada a cabo por el Operador del Mercado Ibérico Polo Español (OMIE). En el mercado mayorista de electricidad, se puede vender la energía a partir de contratos bilaterales físicos o bien en el mercado organizado o pool, donde se realiza la mayor parte de transacciones. El mercado organizado o pool se estructura bajo una serie de mercados sucesivos de oferta y demanda de energía. Dentro de este mercado, destaca el mercado diario, en el que tiene lugar el 85 % de las transacciones y en el que se negocia la energía para las 24 horas del día siguiente. Posteriormente, nos encontramos con el mercado intradiario (con seis sesiones al día, que operan casi en tiempo real), que se denomina mercado de “ajuste” ya que, gracias a este mercado, el sistema puede resolver las diferencias que existen entre la demanda real y la prevista y los generadores pueden optimizar sus programas de operación. [5] El mercado diario es el principal mercado de contratación de electricidad en la península ibérica y en él, los distintos agentes productores de electricidad realizan ofertas de venta de energía para cada una de las horas del día siguiente, mientras que los agentes que adquieren la electricidad realizan ofertas de compra. Tanto los agentes productores como los de demanda deben enviar sus ofertas de venta y compra de energía respectivamente al Mercado eléctrico 12 Operador del Mercado antes de las 12:00 h del día anterior, cuyos precios están acotados entre 0 y 180,30 €/MWh. Las ofertas que admite el Operador del Mercado Ibérico pueden ser simples y complejas. Las ofertas simples son ofertas de precio y cantidad de energía mientras que las complejas, son sólo propias de las ofertas de venta e incorporan unas restricciones técnicas y económicas. Para cada hora del día hay una curva de oferta y demanda. El Operador del Mercado es el encargado de generar la curva de oferta ordenando las distintas ofertas de cantidad de energía en un orden ascendente de precios, mientras que la curva de demanda se obtiene ordenando de manera descendente las cantidades ofertadas por los compradores. En la Figura 2-1 [6], están representadas las curvas de oferta y demanda para una hora determinada de un día. El Operador del Mercado Ibérico al igual que el resto de mercados europeos utilizan el algoritmo matemático EUPHEMIA para obtener el punto de casación (punto de corte entre la curva de demanda casada y oferta casada), que determina el precio y la cantidad de energía para cada hora del día. En este punto de equilibrio, no se produce más energía porque el precio demandado por la siguiente unidad de generación, excede el valor que los compradores estarían dispuestos a pagar por dicha unidad [5]. El mercado es “marginalista”, lo que significa que todas las ventas o compras de energía se pagan para esa hora, al precio de casación. Figura 2-1. Curvas de oferta y demanda En la Figura 2-1 se pueden observar 2 situaciones que harían variar el precio de la energía en el mercado: - Si se produce un aumento de la demanda de energía eléctrica, la curva de demanda se desplazaría hacia la derecha, haciendo que el punto de casación se desplace hacia arriba por lo que se encarecería el precio de la energía para esa hora. - Si hay una mayor participación de renovables en la generación de energía eléctrica (este tipo de centrales ofertan su energía a precio 0), la curva de oferta se desplazaría hacia la derecha lo que haría que el punto de casación bajara provocando una bajada en el precio de la energía eléctrica. Una vez que el Operador de Mercado (OMIE), ha llevado a cabo las curvas de oferta y demanda de energía para las 24 horas del día siguiente y ha establecido el punto de casación para cada hora, le comunica la información 13 Evaluación de medidas de eficiencia energética en el sector residencial al Operador del Sistema (OS), que en España es Red Eléctrica, que tiene la función de garantizar la continuidad y seguridad del suministro y la coordinación de los sistemas de producción y transporte. Por otra parte, sería interesante estudiar las curvas de oferta y demanda por separado, para ver cómo se ha llegado al punto de casación, y ver cuáles son los precios y la cantidad de energía que ofertan los distintos tipos de tecnologías de generación. En la Figura 2-2 [4] se representa la curva de oferta de los distintos agentes productores en orden ascendente de precios. Figura 2-2. Curva de Oferta Como datos significativos de este tipo de curva (Figura 2-2 [4]), destacan que tanto las centrales nucleares como las renovables ofertan una cantidad determinada de energía a precio 0 para que dicha cantidad resulte casada. En el caso de las centrales nucleares es debido a que no le interesa parar la producción de energía y, en el de las renovables, la ofertan a precio 0 porque el recurso es gratis. En el lado opuesto de la curva se encuentran las centrales de punta (tienen como principal función cubrir la demanda de energía eléctrica cuando existen picos de consumo) como son las centrales de fuelóleo, ya que este tipo de centrales tienen que ofertar la energía al precio máximo para cubrir los gastos de producción y el precio elevado de los combustibles fósiles. También se encuentran en este lado de la curva las centrales hidráulicas regulables ya que tienen la capacidad de almacenar agua para producir energía eléctrica en el momento en el que obtengan un mayor beneficio económico. En la curva de demanda de energía eléctrica por parte de los consumidores que se representa en la figura 2-1, también se puede observar unos tramos característicos. En el tramo inicial plano al precio máximo, se encuentran la mayoría de las comercializadoras ya que tienen que asegurarse de abastecer a los consumidores. Los consumidores que demandan la energía a un precio inferior, se refieren a los grandes consumidores industriales, que tienen la oportunidad de autoproducir energía eléctrica, por lo que sólo adquieren la electricidad en el mercado cuando el precio es más bajo de lo que le cuesta producir la energía eléctrica. Mercado eléctrico 14 2.2 Mercado eléctrico y medio ambiente En los últimos años, la creciente preocupación por el cambio climático que se traduce en un incremento de la temperatura media de la superficie terrestre, provocado en gran medida por la emisión de Gases de Efecto Invernadero (GEI) en los distintos sectores de la industria, el transporte y el energético ha provocado que se alcancen unos acuerdos internacionales como el Protocolo de Kyoto de las Naciones Unidas, la Cumbre de Montreal o el Acuerdo de París llevado a cabo en 2015 con el objetivo de combatir esta situación. Las principales medidas impulsadas en estos acuerdos son la creciente producción de energía eléctrica a partir de fuentes renovables y el aumento de medidas de eficiencia energética llevada a cabo en los distintos países. La Unión Europea y, por consiguiente, sus estados miembros para combatir esta problemática medioambiental propusieron una serie de objetivos que tenían que cumplir a final del 2020 [7], entre los cuales destacan la reducción de un 20% de emisiones de GEI en relación con 1990 y el aumento de un 20% de la eficiencia energética, estando estos objetivos recogidos en la Directiva 2010/31/UE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 19 de mayo de 2010, relativa a la eficiencia energética de los edificios [8]. Para cumplir con una serie de objetivos previstos por la Unión Europea en 2030, la UE demanda a cada Estado miembro un Plan Nacional Integrado de Energía y Clima 2021-2030. En el caso de España, el Gobierno de España ha impulsado el PNIEC (Plan Nacional Integrado de Energía y Clima), programa con el que espera cumplir con una serie de retos y oportunidades establecidos por la Unión Europea en cuanto a materia de energías renovables, eficiencia energética, seguridad energética, innovación y competitividad. Las medidas impulsadas en el PNIEC permitirán alcanzar en España los siguientes hitos: • Reducción del 23 % de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) respecto a 1990. • 42 % de renovables sobre el uso final de la energía. • Una mejora de eficiencia energética del 39,5 %. • 74 % de energía renovable en la generación eléctrica. Dentro de los GEI, cerca del 60% del efecto de calentamiento de la atmósfera se atribuye al dióxido de carbono (CO2), mientras que el metano (CH4) contribuye con un 15% y el óxido de nitroso (NO2) con un 5%. La mayor parte del CO2 en el sector energético se produce como consecuencia de la combustión de combustibles fósibles, principalmente en el caso del carbón. Debido a esto, el volumen de CO2 emitido en un país depende del mix energético con el que se cubra la demanda de cada una de las horas, por lo que varía dependiendo del día, la hora y la estación del año en la que estemos. En la Tabla 2-1, se recoge la demanda de energía eléctrica peninsular y las emisiones de CO2 para los últimos diez años (desde 2010 hasta 2019) [2]. 15 Evaluación de medidas de eficiencia energética en el sector residencial Tabla 2-1. Demanda de Energía Eléctrica peninsular y emisiones CO2-eq 2010-2019 Demanda de energía eléctrica peninsular Emisiones de CO2 (TWh) (Mt-eq CO2) 2010 260,6 66,8 2011 254,8 79,7 2012 251,7 86,0 2013 246,3 66,2 2014 243,5 66,1 2015 248,2 77,2 2016 250,0 63,1 2017 252,7 74,5 2018 253,5 64,6 2019 249,0 49,6 Como se puede ver en la Tabla 2-1, el año 2019 es el año en el que se ha emitido una menor cantidad de CO2. Este hecho tiene lugar debido a que el 56,9 % de la generación tuvo lugar a partir de tecnologías que no emiten CO2 a la atmósfera (renovables, hidráulica fluyente y nuclear). También tiene especial importancia en este hito, la escasa participación (5%) de las centrales térmicas de carbón en la estructura de generación. En la Figura 2-3 [2], se representan las principales tecnologías que emiten una mayor cantidad de CO2 por cada MWh generado: Figura 2-3. Toneladas de CO2 eq emitido por cada MWh generado en función de la tecnología de generación empleada En lo relacionado con otros tipos de sustancias contaminantes que afectan al medio ambiente y resultan nocivos para la salud humana, los datos recogidos para el año 2019 en centrales de combustión y cogeneración son los recogidos en la Tabla 2-2 [9]. Mercado eléctrico 16 Tabla 2-2 Emisiones de gases contaminantes por centrales de generación eléctrica durante 2019 Contaminante Tipo de tecnología Combustión de combustibles fósiles, residuos o biomasa Cogeneración, calderas, generadores de vapor Amoniaco (NH3) 239,75 Tn/año 252,73 Tn/año Monóxido de carbono (CO) 15.270,89 Tn/año 8.063,61 Tn/año Óxido nitroso (N2O) 815,47 Tn/año 148,95 Tn/año Metano (CH4) 6.517,28 Tn/año 659,39 Tn/año Óxidos de azufre (SOX, SO2) 30.869,27 Tn/año 3.329,91 Tn/año En lo que se refiere a medidas de eficiencia energética llevadas a cabo en el capítulo 4, que provocan una reducción de la demanda, se prevée una reducción del precio de la energía eléctrica en el mercado mayorista, ya que se evita el consumo de energía proveniente principalmente de los combustibles fósiles, que son los más costosos y, por consiguiente, una reducción de las emisiones de CO2. Esto tiene lugar debido a que la reducción de la demanda afecta a la cantidad de energía casada y, por tanto, se puede abastecer la demanda de energía eléctrica mayoritariamente a partir de fuentes de energía renovables. 17 Evaluación de medidas de eficiencia energética en el sector residencial 19 3 CONSUMO ENERGÉTICO RESIDENCIAL En este capítulo, se va a realizar un análisis del consumo energético (energía térmica y eléctrica) en el sector residencial desde un punto de vista global en España y atendiendo a una serie de subdivisiones que caracterizan el consumo en dicho sector. Se va a realizar dicho análisis apoyándonos en el Proyecto SECH-SPAHOUSEC [10], que fue un proyecto llevado a cabo por Eurostat y el IDAE en el año 2010 con el fin de obtener un conocimiento detallado sobre el consumo energético en el sector residencial. Se utiliza este proyecto llevado a cabo en el año 2010 debido a que todavía no han publicado los resultados del nuevo estudio sobre el consumo en este sector, que se publicará a finales de 2020. 3.1 Consumo energético del sector residencial en España En España, según [10] en el sector residencial se consume el 17% de la energía final y el 25% del consumo de energía eléctrica de todo el país. Esto se debe al aumento de las viviendas principales ocupadas y, por consiguiente, al aumento en los hogares de los aparatos que utilizan tanto energía eléctrica como térmica, para satisfacer sus necesidades energéticas. Debido al mayor consumo de energía en el sector residencial, es indispensable el conocimiento de dicho consumo de una forma exhaustiva para proponer una serie de medidas de ahorro energético que resulten lo más beneficiosas posibles. El proyecto SECH-SPAHOUSE se llevó a cabo mediante encuestas telefónicas, encuestas presenciales y mediciones “in situ” en un número representativo de viviendas de cada una de las zonas climáticas, para conocer el equipamiento, consumo y comportamiento energético en el sector residencial. Posteriormente, se realizó una extrapolación al resto de viviendas que componen el territorio nacional mediante métodos estadísticos (como en todo programa de simulación estadística hay errores, aunque en este caso los errores encontrados son muy pequeños). Para ver como afectarán sobre el global de las viviendas las medidas de ahorro y eficiencia energética que se expondrán en el capítulo 4 es necesario conocer el número y el tipo de vivienda, así como la zona climática donde se encuentran (Figura 3-1) [10]. En la Tabla 3-1, se observa el número y el tipo de vivienda y la zona donde se encontraban en España en el año 2010 cuando se hizo el estudio [10]: Tabla 3-1. Número y tipo de viviendas en España En las viviendas españolas, se satisfacen las necesidades energéticas a partir de energía térmica (consumo de combustibles) o bien a partir de la energía eléctrica procedente de las centrales de generación y, en un porcentaje muy pequeño, a partir de energía renovables de autoconsumo. El consumo energético medio de un hogar español Zona Climática Unifamiliar Bloque TOTAL Atlántico Norte 580.240 1.673.181 2.253.421 Continental 1.649.042 4.133.792 5.782.834 Mediterráneo 2.867.948 6.295.427 9.163.375 TOTAL 5.097.230 12.102.400 17.199.630 Consumo energético residencial 26 Tabla 3-5. Desagregación del consumo de energía según fuentes energéticas en la zona del Atlántico Norte - Continental Las viviendas de esta zona climática consumen de media al año 13.141 kWh. Este consumo es mayor que el de la vivienda media de la zona del Atlántico Norte y del Mediterráneo debido a la mayor diferencia de las temperaturas lo que hace que en invierno el consumo de calefacción usando principalmente productos petrolíferos y gas natural sean muy elevados. En la Figura 3-7 [10] y Figura 3-8 [10] se representan el consumo por usos energéticos en las viviendas de la zona continental, destacando el uso de calefacción con más de la mitad del consumo energético total en las viviendas de esta zona. Figura 3-7. Estructura del consumo según usos energéticos en la zona Continental CARBÓN GAS Antracita GLP Gasóleo Otros TOTAL Gas Natural Solar Térmica Geotérmica Carbón Vegetal Leñas y Ramas Pellets Otra Biomasa Sólida TOTAL TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ MWh CALEFACCIÓN 402 3.372 7.692 - 11.064 6.939 67 43 - 9.192 34 3 9.229 690.976 AGUA CALIENTE SANITARIA 32 2.874 1.841 - 4.715 9.225 153 33 -100 37 3140 621.515 COCINA 39 981 981 3.665 43 479 0 - 522 1.068.284 REFRIGERACIÓN 18 13.867 ILUMINACIÓN 796.464 ELECTRODOMÉSTICOS 4.623.632 Frigoríficos 1.242.964 Congeladores 450.394 Lavadoras 690.774 Lavavajillas 283.068 Secadoras 116.166 Horno 488.519 TV 334.961 Ordenadores 253.193 Stand-by 529.254 Otro Equipamiento 234.340 CONSUMO TOTAL ATLÁNTICO NORTE 473 7227 9534 -16760 19829 220 94 43 9771 72 69892 7.814.736 PRODUCTOS PETROLÍFEROS ENERGÍAS RENOVABLES ELECTRICIDAD 55.2% 17.6% 17.4% 6.5% 2.6% 0.7% Calefacción Electrodomésticos ACS Cocina Iluminación Aire Acondicionado 27 Evaluación de medidas de eficiencia energética en el sector residencial Figura 3-8. Estructura del consumo energético por electrodomésticos en la zona continental En las viviendas de la zona Continental, la demanda se cubre en mayor medida con los derivados del petróleo y el gas natural ya que en esta zona predominan las calderas convencionales para calefacción y ACS. En la Tabla 3-6 [10] se representa la estructura del consumo según fuentes energéticas en las viviendas de la zona Continental: Tabla 3-6. Desagregación del consumo de energía según fuentes energéticas en la zona Continental - Mediterránea El consumo energético medio de las viviendas de esta zona climática es de 8.959 kWh/año. Dicho consumo es inferior al consumo medio de las viviendas nacionales, debido a que esta zona presenta temperaturas más suaves en invierno, lo que hace que se demande una menor cantidad de energía para cubrir las necesidades de calefacción. Sin embargo, debido a las temperaturas elevadas en verano, el consumo de energía para refrigeración es mayor que la media nacional. Por otra parte, el mayor consumo de los electrodomésticos se debe a que en este tipo de zonas que se consideran zonas húmedas, la humedad hace que en los ciclos termodinámicos 30.6% 6.1% 11.8% 6.1% 3.3% 8.3% 12.2% 7.4% 10.7% 3.5% Frigoríficos Congeladores Lavadoras Lavavajillas Secadoras Horno TV Ordenadores Stand-by Otro Equipamiento CARBÓN GAS Antracita GLP Gasóleo Otros TOTAL Gas Natural Solar Térmica Geotérmica Carbón Vegetal Leñas y Ramas Pellets Otra Biomasa Sólida TOTAL TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ MWh CALEFACCIÓN 103 5.138 57.732 - 62.870 36.123 195 145 805 38.613 80 327 39.825 1.697.708 AGUA CALIENTE SANITARIA 8 3.707 4.176 - 7.883 31.541 1.173 59 247 1.328 93 110 1.778 894.273 COCINA 35 1.980 1.980 6.105 35 390 0 - 425 2.341.106 REFRIGERACIÓN 25 534.894 ILUMINACIÓN 1.901.974 ELECTRODOMÉSTICOS 12.858.625 Frigoríficos 3.968.598 Congeladores 556.156 Lavadoras 1.387.690 Lavavajillas 819.304 Secadoras 293.862 Horno 1.126.388 TV 1.844.584 Ordenadores 973.028 Stand-by 1.337.189 Otro Equipamiento 551.826 CONSUMO TOTAL ZONA CONTINENTAL 146 10.825 61.908 - 72.733 73.769 1.369 229 1.087 40.331 174 437 42.028 20.228.579 PRODUCTOS PETROLÍFEROS ENERGÍAS RENOVABLES ELECTRICIDAD Consumo energético residencial 28 se consuma más electricidad. En la Figura 3-9 [10] y Figura 3-10 [10] se representan el consumo por usos energéticos en las viviendas de la zona mediterránea, destacando como principal consumo la calefacción seguida de los electrodomésticos. Figura 3-9. Estructura del consumo según usos energéticos en la zona Mediterránea Figura 3-10. Estructura del consumo energético por electrodomésticos en la zona Mediterránea Para abastecer la demanda energética en las viviendas de esta zona, predomina el uso de la electricidad, ya que la mayor parte de la demanda de calefacción se satisface mediante el uso de radiadores y equipos eléctricos portátiles. En la Tabla 3-7 [10] se representa el consumo según fuentes energéticas en las viviendas de la zona Mediterránea. 40.9% 25.6% 19.6% 7.1% 5.7% 1.1% Calefacción Electrodomésticos ACS Cocina Iluminación Aire Acondicionado 31.3% 6.3% 11.8% 5.8% 4.2% 7.4% 11.9% 7.8% 10.7% 2.7% Frigoríficos Congeladores Lavadoras Lavavajillas Secadoras Horno TV Ordenadores Stand-by Otro Equipamiento 29 Evaluación de medidas de eficiencia energética en el sector residencial Tabla 3-7. Desagregación del consumo de energía según fuentes energéticas en la zona Mediterránea CARBÓN GAS Antracita GLP Gasóleo Otros TOTAL Gas Natural Solar Térmica Geotérmica Carbón Vegetal Leñas y Ramas Pellets Otra Biomasa Sólida TOTAL TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ MWh CALEFACCIÓN - 7.738 19.692 - 27.430 27.915 169 66 - 49.889 87 104 50.080 20.292.250 AGUA CALIENTE SANITARIA - 12.639 1.626 - 14.265 24.801 4.076 51 -41 38 100 180 2.963.806 COCINA - 4.769 4.769 6.934 11 121 - - 132 2.162.719 REFRIGERACIÓN 64 851.423 ILUMINACIÓN 4.346.304 ELECTRODOMÉSTICOS 19.586.156 Frigoríficos 6.129.044 Congeladores 1.238.348 Lavadoras 2.312.986 Lavavajillas 1.142.375 Secadoras 831.140 Horno 1.446.087 TV 2.337.280 Ordenadores 1.524.887 Stand-by 2.102.879 Otro Equipamiento 521.130 CONSUMO TOTAL ZONA MEDITERRÁNEA - 25.146 21.318 - 46.464 59.651 4.245 182 11 50.051 125 205 50.392 31.939.658 PRODUCTOS PETROLÍFEROS ENERGÍAS RENOVABLES ELECTRICIDAD Consumo energético residencial 30 3.3 Consumo energético residencial según tipo de vivienda Es importante analizar cuáles son las diferencias en la estructura del consumo de las viviendas en bloque y las viviendas unifamiliares. El mayor consumo energético se da en las viviendas de bloque debido a que existe un mayor número de viviendas de este tipo en el territorio nacional. Las viviendas en bloque representan un 53 % del consumo final de energía por un 47 % de las viviendas unifamiliares. En la Tabla 3-8 [10] se representa el consumo final total de energía según usos energéticos para las viviendas de los dos tipos: viviendas en bloque y unifamiliares. Tabla 3-8. Consumo final según tipo de vivienda CONSUMO FINAL SEGÚN TIPO DE VIVIENDA TOTAL ESPAÑA Bloque Unifamiliar TJ TJ TJ CALEFACCIÓN 105.874 182.065 287.939 AGUA CALIENTE SANITARIA 85.328 30.533 115.861 COCINA 26.948 18.702 45.650 REFRIGERACIÓN 3.291 1.857 5.148 ILUMINACIÓN 17.300 8.066 25.366 ELECTRODOMÉSTICOS 89.982 43.488 133.470 Frigoríficos 28.261 12.573 40.834 Congeladores 3.401 4.682 8.083 Lavadoras 11.023 4.789 15.812 Lavavajillas 5.218 2.864 8.083 Secadoras 2.721 1.748 4.469 Horno 7.593 3.428 11.022 TV 10.859 5.405 16.263 Ordenadores 6.810 3.096 9.906 Stand-by 10.329 3.963 14.292 Otro Equipamiento 3.767 940 4.707 CONSUMO TOTAL 328.723 284.712 613.435 - Viviendas en bloque Las viviendas en bloque consumen de media 7.859 kWh/año, destacando principalmente el consumo de calefacción seguida de los electrodomésticos como se muestra en la Figura 3-11 [10] y Figura 3-12 [10]: 31 Evaluación de medidas de eficiencia energética en el sector residencial Figura 3-11. Estructura del consumo según usos energéticos en las viviendas en bloque Figura 3-12. Estructura del consumo energético por electrodomésticos en viviendas en bloque Para satisfacer la demanda energética se utilizan principalmente electricidad y gas natural. Esto se debe a que muchas comunidades de vecinos poseen una caldera colectiva para calefacción y ACS para el total de viviendas y éstas, se alimentan principalmente de gas natural. En la Tabla 3-9 [10] se presenta la desagregación del consumo de energía según fuentes energéticas para las viviendas en bloque: 32.2% 27.4% 26.0% 8.2% 5.3% 1.0% Calefacción Electrodomésticos ACS Cocina Iluminación Aire Acondicionado 31.4% 3.8% 12.3% 5.8% 3.0% 8.4% 12.1% 7.6% 11.5% 4.2% Frigoríficos Congeladores Lavadoras Lavavajillas Secadoras Horno TV Ordenadores Stand-by Otro Equipamiento Consumo energético residencial 32 Tabla 3-9. Desagregación del consumo de energía según fuentes energéticas en las viviendas en bloque - Viviendas unifamiliares Las vivendas unifamiliares consumen de media 17.012 kWh/año, destacando de forma aplastante el consumo debido a calefacción, con casi dos terceras partes del consumo de energía final, seguido del consumo de electrodomésticos tal y como se puede observar en la Figura 3-13 [10] y Figura 3-14 [10]: Figura 3-13. Estructura del consumo según usos energéticos en las viviendas unifamiliares CARBÓN GAS Antracita GLP Gasóleo Otros TOTAL Gas Natural Solar Térmica Geotérmica Carbón Vegetal Leñas y Ramas Pellets Otra Biomasa Sólida TOTAL TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ MWh CALEFACCIÓN 239 6.988 34.547 - 41.535 52.617 33 - - - n.a. n.a. - 3.179.813 AGUA CALIENTE SANITARIA 29 10.077 2.933 - 13.010 61.721 285 - - - n.a. n.a. - 2.855.894 COCINA 27 3.851 3.851 9.152 - - n.a. n.a. - 3.865.052 REFRIGERACIÓN - 914.030 ILUMINACIÓN 4.804.683 ELECTRODOMÉSTICOS 24.990.582 Frigoríficos 7.848.859 Congeladores 944.680 Lavadoras 3.061.357 Lavavajillas 1.449.288 Secadoras 755.705 Horno 2.108.871 TV 3.015.748 Ordenadores 1.891.327 Stand-by 2.868.605 Otro Equipamiento 1.046.141 CONSUMO TOTAL VIVIENDAS EN BLOQUE 295 20.916 37.481 - 58.396 123.491 319 - - - - - - 40.610.055 PRODUCTOS PETROLÍFEROS ENERGÍAS RENOVABLES ELECTRICIDAD 63.9% 15.3% 10.7% 6.6% 2.8% 0.7% Calefacción Electrodomésticos ACS Cocina Iluminación Aire Acondicionado 33 Evaluación de medidas de eficiencia energética en el sector residencial Figura 3-14. Estructura del consumo energético por electrodomésticos en viviendas unifamiliares Para satisfacer la demanda energética en este tipo de viviendas cobra especial importancia el uso de energía renovables, principalmente, el uso de la biomasa para proporcionar calefacción, tal y como puede verse en la Tabla 3-10 [10]: Tabla 3-10. Desagregación del consumo de energía según fuentes energéticas en las viviendas unifamiliares 28.9% 10.8% 11.0% 6.6% 4.0% 7.9% 12.4% 7.1% 9.1% 2.2% Frigoríficos Congeladores Lavadoras Lavavajillas Secadoras Horno TV Ordenadores Stand-by Otro Equipamiento CARBÓN GAS Antracita GLP Gasóleo Otros TOTAL Gas Natural Solar Térmica Geotérmica Carbón Vegetal Leñas y Ramas Pellets Otra Biomasa Sólida TOTAL TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ MWh CALEFACCIÓN 267 9.260 50.569 - 59.828 18.360 398 254 805 97.695 n.a. n.a. 98.500 1.238.120 AGUA CALIENTE SANITARIA 10 9.143 4.710 - 13.854 3.847 5.117 143 247 1.469 n.a. n.a. 1.716 1.623.700 COCINA 47 3.878 3.878 7.552 90 989 n.a. n.a. 1.079 1.707.057 REFRIGERACIÓN 107 486.153 ILUMINACIÓN 2.240.058 ELECTRODOMÉSTICOS 12.077.830 Frigoríficos 3.491.746 Congeladores 1.300.218 Lavadoras 1.330.092 Lavavajillas 795.459 Secadoras 485.462 Horno 952.122 TV 1.501.077 Ordenadores 859.781 Stand-by 1.100.717 Otro Equipamiento 261.155 CONSUMO TOTAL VIVIENDAS UNIFAMILIARES 324 22.281 55.279 - 77.560 29.759 5.515 397 1.141 100.153 - - 101.294 19.372.918 PRODUCTOS PETROLÍFEROS ENERGÍAS RENOVABLES ELECTRICIDAD Consumo energético residencial 34 3.4 Consumo energético residencial según la zona climática y el tipo de vivienda Para conocer con mayor exhaustitud el consumo energético residencial en España, es necesario conocer el consumo según la zona climática y el tipo de vivienda atendiendo a las fuentes energéticas que emplean y los servicios energéticos suministrados. - Atlántico Norte y tipo de vivienda Hay una enorme diferencia en el consumo de las viviendas unifamiliares y los bloques de esta zona climática. Dicha diferencia, se explica porque la mayoría de las viviendas de bloque están en zonas costeras por lo que tienen un clima más suave por lo que el consumo energético unitario debido a la calefacción de una vivienda unifamiliar es aproximadamente 5 veces mayor que una vivienda en bloque. Tabla 3-11. Consumo energético unitario en zona Atlántico Norte por tipo vivienda ATLÁNTICO NORTE Bloque Unifamiliar GJ/vivienda GJ/vivienda CALEFACCIÓN 6,70 32,70 ELECTRODOMÉSTICOS 6,80 9,00 AGUA CALIENTE SANITARIO 8,10 5,00 COCINA 3,40 5,90 ILUMINACIÓN 1,30 1,20 AIRE ACONDICIONADO 0,02 0,06 CONSUMO TOTAL 26,32 53,86 Como se puede observar en la Tabla 3-11 [10], el consumo energético total en una vivienda unifamiliar en la zona del Atlántico Norte es el doble que el de una vivienda en bloque. Para satisfacer estas necesidades energéticas, en las viviendas en bloque, casi la mitad del consumo energético se cubre con electricidad, seguido de gas natural. En cambio, en las viviendas unifamiliares, los productos petrolíferos son la fuente energética más utilizada seguidos de las energías renovables, principalmente, el uso de la biomasa, tal y como se puede obervar en la Figura 3-15 [10] y Figura 3-16 [10]: 35 Evaluación de medidas de eficiencia energética en el sector residencial Figura 3-15. Estructura del consumo según fuentes energéticas en la zona del Atlántico Norte en viviendas en bloque Figura 3-16. Estructura del consumo según fuentes energéticas en la zona del Atlántico Norte en viviendas unifamiliares - Continental y tipo de vivienda En esta zona, debido a la inexistencia de un agente atemperador, como es el mar, que existe en muchas de las zonas del Atlántico Norte y de la Mediterránea, el consumo energético de una vivienda unifamiliar debido a la calefacción es sólo 3 veces mayor que el de una vivienda en bloque. Tabla 3-12. Consumo energético unitario en zona Continental por tipo vivienda CONTINENTAL Bloque Unifamiliar GJ/vivienda GJ/vivienda CALEFACCIÓN 15,50 49,20 ELECTRODOMÉSTICOS 7,60 8,90 AGUA CALIENTE SANITARIO 8,30 6,70 COCINA 2,50 4,10 ILUMINACIÓN 1,00 1,50 AIRE ACONDICIONADO 0,33 0,37 CONSUMO TOTAL 35,23 70,77 38.5% 0.1% 46.1% 0.5% 14.8% Gas natural Energías renovables Electricidad Carbón Productos petrolíferos 9.2% 32.2% 25.0% 0.8% 32.7% Gas natural Energías renovables Electricidad Carbón Productos petrolíferos Escenarios de mejora 42 42 - EER (Energy Efficiency Ratio). Es el rendimiento a plena carga que presenta una bomba de calor en régimen de refrigeración. 𝑬𝑬𝑹 = 𝑷𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒅𝒆 𝒓𝒆𝒇𝒓𝒊𝒈𝒆𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝒑𝒂𝒓𝒂 𝒖𝒏𝒂𝒔 𝒄𝒐𝒏𝒅𝒊𝒄𝒊𝒐𝒏𝒆𝒔 𝒆𝒔𝒑𝒆𝒄í𝒇𝒊𝒄𝒂𝒔 𝒅𝒆 𝒕𝒆𝒎𝒑𝒆𝒓𝒂𝒕𝒖𝒓𝒂 𝒂 𝒑𝒍𝒆𝒏𝒂 𝒄𝒂𝒓𝒈𝒂 𝑷𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒆𝒍é𝒄𝒕𝒓𝒊𝒄𝒂 𝒂𝒃𝒔𝒐𝒓𝒃𝒊𝒅𝒂 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒓𝒆𝒅 (2) Estos dos coeficientes proporcionados por los fabricantes de bombas de calor en catálogos son teóricos, ya que dependen de una serie de parámetros, como la localización de la vivienda, la temperatura exterior, el salto térmico experimentado por el agua que actúa en una bomba de calor como fluido caloportador y la temperatura interior del local que se quiera climatizar. Debido a los altos rendimientos que se alcanzan con las bombas de calor aerotérmica o geotérmica para suministrar los servicios de calefacción, refrigeración y ACS, se convierten en el principal equipo dentro del sector residencial en la lucha contra el cambio climático ya que permiten reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera. Otra de las ventajas con las que cuentan las bombas de calor, es que proporcionan los servicios de climatización y ACS a partir del consumo de energía eléctrica, por lo que, en un futuro, cuando mediante las renovables se produzca la mayor parte de electricidad en España, se considerará una tecnología limpia. Según el estudio realizado por IDAE entre los meses de julio y diciembre de 2014 sobre el Parque de bombas de calor en España [14], establece que el 34% del total de establecimientos y hogares españoles cuentan con una bomba de calor. De los 11,97 millones de unidades con las que cuenta el parque de bomba de calor, 5.746.932 unidades se encuentran en la zona mediterránea debido a que las características del clima y el tipo de viviendas hacen que sean más eficientes en esta zona. La bomba de calor aerotérmica es la que predomina en el conjunto del parque de bombas de calor, ya que aun teniendo un menor rendimiento que la bomba de calor geotérmica, los menores costes de inversión y la facilidad de instalación de las aerotérmicas hacen que el número de estas sea más elevado dentro del territorio nacional. 4.3 Precio de la energía eléctrica y del gas natural Es indispensable, a la hora de ver cuál de las sustituciones de eficiencia energética es más rentable, conocer el precio tanto de la energía eléctrica cómo del gas natural en los últimos años para así, establecer la tendencia que van a seguir en los próximos años y así, comparar las distintas alternativas. En el caso de la energía eléctrica, el precio de dicha energía para un consumidor doméstico medio (entre 2500 y 5000 kWh/año) es muy cambiante de un año para otro ya que depende de un conjunto de parámetros: [15] - Coste debido a la gestión comercial: es el beneficio que se lleva la comercializadora por ser la que vende la energía eléctrica al consumidor final. - Coste de la energía en el mercado mayorista: representa un 35 % del precio doméstico de la energía. 43 Evaluación de medidas de eficiencia energética en el sector residencial - Costes regulados: son aquellos que el consumidor final tiene que pagar a la distribuidora y a la red de transporte (REE) como costes de peaje por el uso de las redes de transporte y distribución para llevar la energía desde el punto de generación al consumidor final, en este caso, el consumidor doméstico. - También dentro de estos costes se encuentran el alquiler del contador por parte del consumidor a la compañía distribuidora. - Costes asociados a impuestos: en este caso, el consumidor doméstico tiene que hacer frente al Impuesto Especial sobre la Electricidad (IEE) que es del 5,11269632 % [16] y finalmente al IVA que se aplica sobre la factura final y es del 21 %. Con todo lo expuesto anteriormente, se explica como el precio que tiene que pagar el consumidor final por kWh no disminuya e incluso aumente, aunque el precio de la energía eléctrica en el mercado mayorista disminuya como consecuencia, de una mayor generación por parte de energía renovable o, debido a la menor generación por parte de las centrales térmicas que son aquellas que ofertan la energía a un precio mayor, por lo que hace que aumente el precio de la energía casada. En la Figura 4-2, elaborada a partir de datos de Eurostat [15], se muestra cómo ha variado el precio de la electricidad en España en los últimos 10 años. Figura 4-2. Evolución del precio medio anual de la electricidad en España 2010-2019 En la Figura 4-2 [15] se puede observar la tendencia al alza del precio de la electricidad aumentando más de un 25 % desde el año 2010 al 2019. En los últimos años, el precio se está estabilizando en torno a los 240 €/MWh. En este sentido la Organización de Consumidores y Usuarios, ha señalado el enorme esfuerzo que deben realizar los hogares españoles para honrar el pago de las facturas, incluso cuando el consumo retrocede hasta los ~1000 kWh en algunos segmentos de hogares, la factura llega a ser de las más costosas de Europa, debido especialmente al efecto de peso ponderado mayor que tienen los ítems de gastos fijos en el importe final de facturación. Esto es un asunto tan relevante que la Organización de Consumidores y Usuarios ha ofrecido a los consumidores un recomendador de tarifas, con el objeto de facilitar un mejor análisis de la factura y así validar que la tarifa que 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 precio 0.179 0.203 0.223 0.225 0.227 0.234 0.223 0.224 0.243 0.24 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 Precio (€/kwh) EVOLUCIÓN PRECIO ELECTRICIDAD Escenarios de mejora 44 44 el hogar tiene contaratado resulta razonable, aunado a un conjunto de sugerencias adicionales que le permitan al hogar programar el ahorro en consumo y pago de sus facturas. Junto a esto, aquellos hogares que así lo manifiesten a la OCU podrían acceder también a una compra colectiva mediante una oferta vencedora de energía que la OCU habilita y con la que es posible obtener hasta un ahorro equivalente a 148 euros al año [17]. Figura 4-3. Evolución del PVPC frente al precio mercado diario durante el año 2019 (tarifa general 2.0A) (€/MWh) En la Figura 4-3 [18] se puede observar la evolución que presentó el precio voluntario al pequeño consumidor con respecto al precio del mercado diario durante el año 2019. El PVPC está condicionado por el precio del mercado diario, por lo que el precio más alto del PVPC se registró en enero, con un valor de 130,2 €/MWh, mientras que el más bajo se registró en diciembre, cuyo valor fue de 97,6 €/MWh. En cuanto al precio del gas natural para un consumidor doméstico (20 GJ< Consumo< 200 GJ) depende de una serie de diferentes factores relativos a la oferta y la demanda, incluida la situación geográfica, la diversificación de las importaciones, los costes de red, los costes de protección medioambiental, las condiciones meteorológicas adversas o los niveles impositivos fiscales [19] . El precio del gas, al igual que el de la electricidad, fluctúa de un año a otro debido a la dependencia de varios factores. En la Figura 4-4, elaborada a partir de datos de Eutrosat [19], se puede observar las fluctuaciones del precio del gas natural en España en los últimos años. Se puede observar como el precio del gas natural oscila en torno a los 100 €/MWh en los últimos años. 45 Evaluación de medidas de eficiencia energética en el sector residencial Figura 4-4. Evolución del precio del gas natural en España 2012-2019 4.4 Aspectos a considerar antes de los escenarios de mejora Antes de empezar a estudiar los distintos escenarios de mejora en cada una de las zonas climáticas, hay que establecer una serie de especificaciones comunes. En primer lugar, se considera que tanto los electrodomésticos (frigoríficos y lavadoras) como los equipos que proporcionan los servicios de calefacción, refrigeración y ACS se encuentran al final de su vida útil, por lo que se van a proponer dos alternativas más eficientes energéticamente para cada uno de los equipos que consumen más energía en una vivienda de consumo medio de cada una de las zonas climáticas. Para ello, el primer paso ha sido un análisis económico basado en la sustitución de los frigoríficos y lavadoras actuales por unos modelos que presentan un etiquetado energético superior, y así ver tanto el ahorro anual como el periodo de amortización de la compra de esos equipos para poder elegir la mejor alternativa. Se va a estimar una vida útil de 15 años para cada uno de los equipos para realizar el estudio económico. Según el proyecto SECH-SPAHOUSE [10], el etiquetado energético más común para los frigoríficos y lavadoras en cada una de las zonas climáticas es la clase A. Los frigoríficos que se han evaluado tienen etiquetas energéticas A+ y A++. En el caso de las lavadoras, las etiquetas energéticas de las dos propuestas son A++ y A+++. Las sustituciones que se proponen son de características similares a las actuales en lo que se refieren al peso, tamaño y capacidad. En la Tabla 4-1 [20] aparecen las dos alternativas de frigoríficos y lavadoras, con el consumo de energía anual y el precio del equipo que se van a proponer en las mejoras de cada zona climática. Tabla 4-1. Frigoríficos y lavadoras propuestas. Consumo y coste del equipo. ALTERNATIVAS CONSUMO DE ENERGÍA ANUAL (kWh/año) PRECIO EQUIPO (€) Frigorífico CORBERÓ (A+) 285 275 Frigorífico CORBERÓ (A++) 224 400 Lavadora CORBERÓ 8 kg (A++) 219 210 Lavadora CORBERÓ 8 kg (A+++) 194 240 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 Precio 0.093 0.1 0.109 0.106 0.099 0.1 0.102 0.098 0.085 0.09 0.095 0.1 0.105 0.11 0.115 Precio (€/kwh) EVOLUCIÓN DEL PRECIO DEL GAS NATURAL Escenarios de mejora 46 46 Por otro lado, la calefacción y ACS en las viviendas de cada una de las zonas se abastecen a partir de una caldera convencional alimentada por gas natural [10]. Para calcular la demanda energética anual de estos servicios, se considera un rendimiento en torno al 92 % [21] para este tipo de calderas, ya que se generan continuos arranques y paradas para proporcionar el servicio, lo que genera picos de gran consumo. Este rendimiento está referido al Poder Calorífico Inferior (PCI) que se define como la cantidad de energía (calor) que es capaz de entregar un combustible cuando se produce la combustión completa del mismo. Una vez conocidos el rendimiento y el consumo de gas natural en la vivienda media de cada zona climática, se obtiene la demanda (kWh) de energía térmica necesaria para calefacción y ACS despejando de la siguiente ecuación: 𝜂𝑐𝑎𝑙𝑑𝑒𝑟𝑎 = 𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑔𝑎𝑠 𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙 (3) En el caso de la refrigeración, se va a considerar que la vivienda media del Atlántico Norte no va a tener demanda de refrigeración debido a que sólo el 1,1 % de las viviendas de esta zona posee algún aparato eléctrico que proporcione dicho servicio. Mientras que la vivienda media de la zona Continental y Mediterránea tienen una demanda de refrigeración que aparece en el informe sobre el consumo del sector residencial en España. [22] Las dos alternativas que se van a estudiar para proporcionar los servicios de climatización y ACS son los sistemas de aerotermia y geotermia. El precio de la aerotermia y la geotermia es muy variable ya que depende de una gran cantidad de factores como son: las dimensiones de la vivienda a climatizar, los servicios prestados, el número de personas que habitan en la vivienda, la zona geográfica… La instalación del sistema de aerotermia es de menor coste y de más fácil instalación que un sistema de geotermia. Dentro del sistema de geotermia, las excavaciones del terreno que hay que realizar para aprovechar la energía de la superficie terrestre, representa lo más caro y también la mayor dificultad. Debido a la mayor inversión inicial de las bombas de calor geotérmicas, éstas pueden competir con las aerotérmicas en viviendas unifamiliares de grandes superficies y con elevadas demandas energéticas, ya que el ahorro energético anual que se tiene con la geotérmica se traduce en un importante ahorro económico anual, lo que hace que la mayor inversión inicial se amortice en cierto periodo de tiempo. Sin embargo, según [10], el 70 % de la población española vive en bloques, lo que hace que el uso de la geotérmica como sistema de climatización apenas tenga representación. En la Tabla 4-2 [23], se exponen los parámetros de eficiencia tanto para calefacción y refrigeración y, la inversión inicial de los sistemas de aerotermia que se van a utilizar para el posterior análisis. A efectos prácticos de este trabajo y, debido a que cada una de las zonas climáticas engloba diferentes zonas geográficas con diferentes necesidades energéticas se van a utilizar los parámetros de eficiencia teóricos (parámetros de laboratorio) como son el COP y el EER por lo que dichos parámetros van a ser iguales independientemente de la zona donde se ubique la bomba de calor. La inversión inicial es un valor representativo de lo que puede costar 47 Evaluación de medidas de eficiencia energética en el sector residencial una bomba de calor con una potencia (kW) media para satisfacer las necesidades energéticas de una vivienda media [24]. Tabla 4-2. Rendimientos e inversión de la bomba de calor de aerotermia COP EER Inversión inicial (€) Bomba Aerotermia Etiqueta A 4,2 3,9 10.000 4.4.1 Estudio económico Con el fin de tener una base referencial para comparar la rentabilidad económica entre los distintos equipos o aparatos propuestos que van a sustituir a aquellos que están al final de su vida útil, se va a utilizar el indicador económico VAN o Valor Actualizado Neto. No obstante, es necesario aclarar que la metodología VAN, aún cuando es una de las más conocidas y empleadas en la evaluación de proyectos, también se sabe hoy en día que los métodos VAN o TIR pueden conducir a sesgos que lleven a omitir hechos fundamentales que requieren tenerse presentes al momento de realizar una inversión, ya que muchos proyectos, especialmente el que proponemos en el presente trabajo, que si bien a grandes rasgos puede demostrar que sus resultados arrojen la valoración positiva de ahorro en desembolsos y gastos, también se debe tener presente que hay situaciones, circunstancias de entorno o de ambiente que nos indican que un estudio que colectiviza lo que puede ocurrir en las diferentes regiones está sujeto a un dinamismo de cambios que no se pueden controlar en un estudio VAN, haciendo que una inversión que luce rentable en una región, pudiera también ser deficitaria en otra. Este aspecto lo consideraremos bajo un enfoque general más adelante en el apartado 4.5. En este escenario, no se puede perder de vista por otro lado, que el desafío es a largo plazo (especialmente considerando el Plan de Acción de Energías Renovables de España (PANER) 2011-2020), y ese trecho indefinido por la incertidumbre, es independientemente de si es posible o no contar con el consenso de una exahustiva planificación que atomice el concurso de todos los sectores con peso relevante en la actividad económica. Al revisar a grandes rasgos, si bien las medidas paliativas en educación, y concientización de la población en el uso así como en la distribución comercial de equipos de consumo eficiente, es el resultado de una mandatoria obligación de la formulación de políticas del Estado español hacia la ciudadanía; también se debe considerar que la realización de un estudio VAN no debería ser el termómetro para justificar la colectivización de unas prácticas que tienen un efecto coadyuvante en la disminución del consumo y uso eficiente de la energía, así como en la disminución de las emisiones de gases de efecto invernadero. Sin menoscabo de lo anterior, precisamos que el VAN o Valor Actualizado Neto es un parámetro económico que nos permite analizar proyectos de inversión a medio-largo plazo. Se va a realizar una comparación entre los costes de las distintas alternativas por lo que el VAN es un criterio de inversión que consiste en actualizar los flujos de cajas futuros, es decir traer al presente los flujos de cajas esperados, descontándolo a un tipo de interés determinado. El VAN se calcula mediante la ecuación: Escenarios de mejora 48 48 𝑉𝐴𝑁 = −𝐼𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖ó𝑛 + ∑𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑗𝑎 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 (1+𝑟)𝑡(4) 𝑡=𝑇 𝑡=1 Donde: • Inversión es el desembolso inicial que se lleva a cabo para adquirir e instalar el equipo. • T es el número de años que se va a utilizar para el estudio. En este caso, se refiere a la vida útil esperada del equipo (15 años). • Flujos de caja anual se refiere al ahorro económico anual que se va a obtener debido al menor consumo energético del nuevo equipo. • r es la tasa de descuento (el tipo de interés). Representa el coste de oportunidad, es decir, el dinero que se ganaría si, en vez de dedicar la inversión a la instalación, se destinara a una inversión libre de riesgo. Según [25], una tasa de descuento en Europa del 5% puede estar justificada por distintos motivos y puede servir de referencia general para los proyectos cofinanciados por la UE. Cuando el VAN es mayor a 0 se puede entender que la actualización de los flujos de caja generará beneficios. Si el VAN es igual a 0, no generará beneficios ni pérdidas. Y finalmente si el VAN es menor a 0, el proyecto generará pérdidas. Otro parámetro que se va a calcular en el análisis económico de las inversiones sería la TIR (Tasa Interna de Retorno) que se refiere a la tasa de interés o rentabilidad que ofrece una inversión. Es decir, es el porcentaje de beneficio o pérdida que tendrá una inversión para las cantidades que no se han retirado del proyecto. La TIR se puede calcular matemáticamente anulando el VAN a 0. 𝑉𝐴𝑁 = 0 = −𝐼𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖ó𝑛 + ∑𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑗𝑎 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 (1+𝑇𝐼𝑅)𝑡(5) 𝑡=𝑇 𝑡=1 Donde: • Inversión es el desembolso inicial que se lleva a cabo para adquirir e instalar el equipo. • T es el número de años que se va a utilizar para el estudio. En este caso, se refiere a la vida útil esperada del equipo (15 años). • Flujos de caja anual se refiere al ahorro económico anual que se va a obtener debido al menor consumo energético del nuevo equipo. Los criterios que hay que tener en cuenta para aceptar o rechazar una inversión de acuerdo a la TIR es el siguiente: - Si TIR > r, se acepta el proyecto de inversión ya que cumple con la rentabilidad mínima exigida. - Si TIR = r, estaríamos en una situación similar a la que se produciría cuando el VAN es igual a 0. En este caso, la inversión se llevaría a cabo atendiendo a criterios sociales o medioambientales. 49 Evaluación de medidas de eficiencia energética en el sector residencial - Si TIR < r, no se acepta el proyecto ya que no cumple con la rentabilidad mínima exigida a la inversión. En el caso de inversiones de este tipo, aunque no cumpla con la rentabilidad mínima, como el equipo antiguo se encuentra al final de su vida útil, se elegiría el equipo con el que se obtengan más beneficios. El último parámetro que se va a utilizar en el análisis económico sería el PAY BACK simple que se refiere al número de años a partir del cual se va a amortizar la inversión, y se va a empezar a obtener beneficios. Este método es estático ya que no tiene en cuenta el valor del dinero. 𝑃𝑎𝑦 𝐵𝑎𝑐𝑘 = 𝐼𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖ó𝑛 𝐴ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 𝑒𝑐𝑜𝑛ó𝑚𝑖𝑐𝑜 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 (6) Donde: • Inversión es el desembolso inicial que se lleva a cabo para adquirir e instalar el equipo. • Ahorro económico anual se va a obtener debido al menor consumo energético del nuevo equipo. En un proyecto de inversión interesa que el Pay Back sea el menor posible, ya que es cuando se amortiza el equipo y se empiezan a obtener beneficios. 4.4.2 Estudio ambiental Según el Panel Intergubernamental para el Cambio Climático (IPCC), el incremento de dióxido de carbono y otros gases en la atmósfera, de continuar a los ritmos actuales de emisión, darán lugar en las próximas décadas a un cambio climático global que se reflejará en la temperatura y en los regímenes de precipitaciones en todo el planeta. Así pues, la comunidad científica internacional reconoce y acepta la perspectiva de que un cambio climático global afectará directamente a los ecosistemas naturales, provocando reducciones considerables en los rendimientos de los cultivos y alterando la oferta y demanda de agua [26]. Esta situación hizo que, en la Convención Marco de Naciones Unidas sobre Cambio Climático, celebrada en Kioto en diciembre de 1997, los países industrializados adoptaran un protocolo legalmente vinculante por el que se comprometen a reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero en una media del 5,2% sobre los niveles de 1990-1995 para el periodo 2008-2012. En este contexto, la obtención de reducciones en las emisiones de gases de efecto invernadero requiere que cada país adopte políticas energéticas que pueden generar un alto coste de regulación. Así pues, el reto al que se enfrentan los gobiernos es encontrar la forma de alcanzar estas reducciones incurriendo en el mínimo coste posible. En este sentido, la literatura relevante destaca estudios como los de Alvarez, Feijóo y Hernández (2003) [27], señalando que es posible alcanzar reducciones substanciales de emisiones promoviendo el uso eficiente de los recursos energéticos. Tomando en cuenta lo referido, luego de realizar las proyecciones de reducción de emisiones de CO2 mediante la alternativa de sustituir el sistema de calefacción utilizado en las zonas residenciales, se va a analizar las emisiones de CO2 para los equipos actuales y para las distintas alternativas propuestas con el objetivo de ver cuántas toneladas de CO2 se pueden evitar con la utilización de equipos más eficientes energéticamente que los Escenarios de mejora 50 50 actuales y así, poder paliar uno de los principales problemas existente en el mundo como es el cambio climático. Dependiendo de qué tipo de energía utilice los equipos para su funcionamiento, se emitirá más o menos kg de CO2 por kWh consumido. En la tabla 4-3 [28] se muestran las emisiones de CO2-eq en el año 2019 según el tipo de combustible: Tabla 4-3. Emisiones de CO2-eq según tipo de combustible Combustibles Emisiones CO2 (tn CO2-eq/MWh) Gas natural 0,202 Electricidad 0,19 4.5 Escenarios de mejoras de eficiencia energética en viviendas del territorio español Los compromisos que asumen los estados miembros de la UE tienen implicaciones en sus vertientes económicas, donde el sector energético resulta vital para la motorización de actividades en todos los sectores económicos. A tal efecto es importante tener presente las proyecciones que del PIB se hacen más allá del horizonte de un año, por lo que se ha extraído del Ministerio de Economía y Empresa (Figura 4-5 [29]) una escala de proyección que estipula un crecimiento del 16,19% para la década de 2020-2030. Figura 4-5. Proyección del Producto Interior Bruto de España (miles de M€ a precios constantes de 2016) En cuanto al índice de crecimiento demográfico, se extraen los datos del estudio de la Comisión Europea [30] elaborado en el año 2018. El pronóstico de crecimiento de la población española es del 1% para la próxima década, un dato que sirve también para proyectar el número de viviendas, usando la ratio de ocupación de 1,071 1,223 1,334 1,421 0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600 2015 2020 2025 2030 PIB AÑO 51 Evaluación de medidas de eficiencia energética en el sector residencial viviendas del INE (Instituto Nacional de Estadística) [31] y ajustando hacia un muy moderado ascenso en el futuro. También se asume que el total de hogares coincide con el total de viviendas, lo cual implica asumir que el total de las viviendas estarán habitadas, y aunque pueda parecer un sesgo, la fundamentación estriba en proyectar previsiblemente el consumo energético del futuro, donde los principales consumos se darán en aquellas viviendas verdaderamente habitadas. Figura 4-6. Proyección de la población española 2015-2030 Con los datos anteriores, se estipula que la proyección de viviendas es la que se indica en la Figura 4-7: Figura 4-7. Proyección del Nº de viviendas en España 2015-2030 Los números reflejan también las viviendas rehabilitadas, las nuevas y las existentes. 46,450 46,582 46,803 47,155 46,000 46,200 46,400 46,600 46,800 47,000 47,200 47,400 2015 2020 2025 2030 Población española (millones de personas) AÑO 18,346 18,530 18,736 18,999 18,000 18,200 18,400 18,600 18,800 19,000 19,200 2015 2020 2025 2030 Número de viviendas (millones) AÑO Escenarios de mejora 58 58 El consumo de energía eléctrica total de la bomba de aerotermia que proporcione los dos servicios energéticos será entonces la suma de los anteriores: 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝐸𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 1.862,57 +298,92 = 2.161,49 𝑘𝑊ℎ/𝑎ñ𝑜 Tabla 4-13. Análisis del ahorro energético y económico de la bomba de aerotermia En la Tabla 4-13 se puede ver que el hecho de usar una bomba de calor de aerotermia en lugar del equipamiento actual nos permite obtener un ahorro de 17.463 € durante la vida útil del equipo. Esto se debe a que la diferencia en el consumo total estimado es de 4.456,51 kWh/año. En cuanto al análisis de las variables económicas, en la Tabla 4-14, que afectan a la instalación de la bomba aerotérmica, los resultados muestran que el periodo de retorno de la inversión inicial de 10.000 € es de 8 años y 9 meses, debido al ahorro anual que se ha obtenido, lo que hace atractivo realizar el cambio a este tipo de instalaciones en viviendas existentes. Además, el ahorro total final se recoge en el VAN, cuyo valor es de 1.954,74 €. Vida útil (T) Precio de la energía (pe) Incremento Anual Precio Energía (∆pe ) Consumo de Energía Anual (Ce) Consumo de Energía Anual Acumulado (Ce) Coste anual de la energía Consumo de Energía Anual (Ce) Consumo de Energía Anual Acumulado (Ce) Coste anual de la energía Ahorro anual de energía año €/kWh %/año kWh/año kWh/año €kWh/año kWh/año € € - 0,240 - - - - - - - 1 0,240 6618 6618 1588,32 2161,49 2161,49 518,76 1069,56 2 0,243 6618 13236 1607,38 2161,49 4322,98 524,98 1082,40 3 0,246 6618 19854 1626,67 2161,49 6484,47 531,28 1095,39 4 0,249 6618 26472 1646,19 2161,49 8645,96 537,66 1108,53 5 0,252 6618 33090 1665,94 2161,49 10807,45 544,11 1121,83 6 0,255 6618 39708 1685,93 2161,49 12968,94 550,64 1135,29 7 0,258 6618 46326 1706,17 2161,49 15130,43 557,25 1148,92 8 0,261 6618 52944 1726,64 2161,49 17291,92 563,93 1162,71 9 0,264 6618 59562 1747,36 2161,49 19453,41 570,70 1176,66 10 0,267 6618 66180 1768,33 2161,49 21614,9 577,55 1190,78 11 0,270 6618 72798 1789,55 2161,49 23776,39 584,48 1205,07 12 0,274 6618 79416 1811,02 2161,49 25937,88 591,49 1219,53 13 0,277 6618 86034 1832,75 2161,49 28099,37 598,59 1234,16 14 0,280 6618 92652 1854,75 2161,49 30260,86 605,77 1248,97 15 0,284 6618 99270 1877,00 2161,49 32422,35 613,04 1263,96 Total 17.463,75 € Coste de la energía EQUIPAMIENTO ACTUAL CLIMA. BOMBA AEROTERMIA Coste del equipo 0 € Coste del equipo 10.000 € 1,012 59 Evaluación de medidas de eficiencia energética en el sector residencial Tabla 4-14. Estimación de las variables económicas de la bomba de aerotermia 4.5.4 Evaluación del consumo de energía y emisiones de CO2-eq tras las mejoras Para la evaluación del consumo total de energía y las emisiones totales tras la aplicación de las mejoras propuestas (instalación de equipos más eficientes energéticamente) en cada zona climática, se ha tenido en cuenta primero la distribución de consumo en una vivienda, tanto para unifamiliares como bloques, y su distribución por zona climática. Los valores se han recogido en la Tabla 4-15: Tabla 4-15. Consumo medio total por hogar distribuido según el equipamiento antes de la sustitución de equipos Como el objetivo principal del estudio del presente Proyecto es la búsqueda de la reducción del consumo de energía en el sector residencial y, por consiguiente, de emisiones, se ha optado por estudiar el impacto de la implantación de: VAN FLUJO FLUJO ACUMULADO PAYBACK TIR Año € € € años - 0 -10000,00 -10000,00 1 1069,56 -8930,44 2 1082,40 -7848,04 3 1095,39 -6752,65 4 1108,53 -5644,12 5 1121,83 -4522,29 6 1135,29 -3387,00 7 1148,92 -2238,08 8 1162,71 -1075,37 9 1176,66 101,29 10 1190,78 1292,06 11 1205,07 2497,13 12 1219,53 3716,66 13 1234,16 4950,82 14 1248,97 6199,79 15 1263,96 7463,75 1.954,74 € 8,9 8% BOMBA AEROTERMIA Bloque Unifamiliar Bloque Unifamiliar Bloque Unifamiliar Bloque Unifamiliar Atlántico Norte 7.306 14.987 3.887 11.435 584 552 323 306 Continental 9.796 19.653 6.769 15.958 564 631 217 244 Mediterráneo 6.128 13.239 3.211 9.995 552 584 208 220 España 7.544 15.513 4.587 12.023 550 617 207 232 SITUACIÓN ACTUAL SIN MEJORAS Consumo medio total/hogar kWh/año Consumo medio/hogar lavadoras kWh/año Zona climática Consumo medio/hogar climatización + ACS kWh/año Consumo medio/hogar frigoríficos kWh/año Escenarios de mejora 60 60 • Frigorífico CORBERÓ etiqueta A++ • Lavadora CORBERÓ etiqueta A+++ • Bomba Aerotérmica Tabla 4-16. Consumo medio total por hogar distribuido según el equipamiento tras la sustitución de los equipos En la Tabla 4-16 se puede ver como se reduce el consumo medio por tipo de vivienda y zona tras la sustitución de los frigoríficos por uno clase A++, lavadoras A+++ e instalación de bomba aerotérmica para climatización y ACS. Estas medidas se han aplicado al número de viviendas que hay en cada una de las zonas, clasificadas según el tipo (bloque o unifamiliar), para obtener la reducción total de consumo que puede llegar a obtenerse aplicando estas medidas de eficiencia energética: Tabla 4-17. Consumo de energía en viviendas según la zona y el tipo Como se puede observar en la Tabla 4-17, el ahorro de energía obtenido una vez aplicadas las mejoras de eficiencia energética en la zona Mediterránea resulta ser de un 41% en el conjunto de viviendas en bloque respecto de la situación inicial mientras que en las viviendas unifamiliares resulta ser de un 54 %. En las viviendas en bloque de la zona continental resulta un ahorro de energía del 50 % respecto de la situación inicial mientras que, en las viviendas unifamiliares, el ahorro sería de un 57 % del consumo de energía. En las viviendas de la zona del Atlántico Norte gracias a las medidas de eficiencia energética se consigue una reducción del consumo de energía de un 42 % en las viviendas en bloque y de un 54 % en las viviendas unifamiliares. Por último, cabe destacar que el ahorro de energía obtenido mediante la implantación de medidas de eficiencia Bloque Unifamiliar Bloque Unifamiliar Bloque Unifamiliar Bloque Unifamiliar Atlántico Norte 4.267 6.888 1.269 3.735 239 226 247 234 Continental 4.853 8.476 2.211 5.212 231 258 166 186 Mediterráneo 3.590 6.111 1.049 3.265 226 239 159 168 España 4.081 6.997 1.498 3.927 225 252 158 177 Zona climática kWh/año kWh/año kWh/año kWh/año SITUACIÓN POSTERIOR (TRAS SUSTITUCIÓN DE EQUIPOS) Consumo medio total/hogar Consumo medio/hogar climatización + ACS Consumo medio/hogar frigoríficos Consumo medio/hogar lavadoras Bloque Unifamiliar Bloque Unifamiliar Bloque Unifamiliar Bloque Unifamiliar Atlántico Norte 580.240 1.673.181 4.239.233 25.075.964 2.475.931 11.524.865 1.763.302 13.551.098 Continental 1.649.042 4.133.792 16.154.015 81.241.414 8.002.865 35.038.202 8.151.150 46.203.212 Mediterráneo 2.867.948 6.295.427 17.574.785 83.345.158 10.296.484 38.470.363 7.278.301 44.874.795 España 5.097.230 12.102.400 37.968.034 189.662.536 20.775.280 85.033.431 17.192.754 104.629.105 MWh/año NÚMERO DE VIVIENDAS Tipo de vivienda Zona climática uds Consumo total MWh/año SITUACIÓN ACTUAL (SIN MEJORAS) Consumo total MWh/año SITUACIÓN POSTERIOR (CON MEJORAS) AHORRO TOTAL TRAS MEJORAS 61 Evaluación de medidas de eficiencia energética en el sector residencial energética en el conjunto de viviendas en España sería de un 45 % en viviendas en bloque y un 55 % en unifamiliares. Por último, se ha analizado la reducción de emisiones de CO2-eq que se produce tras la aplicación de las mejoras, teniendo en cuenta como dato que se generan 0,19 tCO2-eq/MWh, factor de emisión del mix eléctrico en España en 2019 según Red Eléctrica España [28]: Tabla 4-18. Ahorro de las emisiones de CO2-eq tras la aplicación de las mejoras Con la implantación de las medidas de eficiencia energética impulsadas en este proyecto se conseguiría reducir un total de 23.146.153 tCO2-eq en el conjunto total de viviendas a nivel nacional. Cabe destacar que esta reducción de emisiones sería considerable si consideramos el informe de BP Statistical Review of World Energy del año (2016) cuando ya las emisiones de CO2 totales en el mundo fueron de 33.432,04 Mt. Bloque Unifamiliar Bloque Unifamiliar Bloque Unifamiliar Atlántico Norte 805.454 4.764.433 470.427 2.189.724 335.027 2.574.709 Continental 3.069.263 15.435.869 1.520.544 6.657.258 1.548.719 8.778.610 Mediterráneo 3.339.209 15.835.580 1.956.332 7.309.369 1.382.877 8.526.211 España 7.213.927 36.035.882 3.947.303 16.156.352 3.266.623 19.879.530 Zona climática SITUACIÓN ACTUAL (SIN MEJORAS) SITUACIÓN POSTERIOR (CON MEJORAS) AHORRO DE EMISIONES (TRAS MEJORAS) Emisiones CO2-eq tCO2-eq tCO2-eq tCO2-eq Conclusiones 62 62 CONCLUSIONES El resumen de los resultados que se han obtenido en el estudio se ha recogido en la Tabla 5-1, Tabla 5-2, Tabla 5-3: Tabla 5-1: Resultados obtenidos del consumo medio total de los frigoríficos Tabla 5-2: Resultados obtenidos del consumo medio total de las lavadoras Tabla 5-3: Resultados obtenidos del consumo medio total para climatización y ACS Como se puede observar en los resultados obtenidos, la mejora que produce un mayor ahorro de energía en los hogares es la instalación de la bomba de calor para la climatización y producción de ACS en las viviendas, Bloque Unifamiliar Bloque Unifamiliar Bloque Unifamiliar Atlántico Norte 338.685 924.124 138.454 377.782 200.231 546.342 Continental 929.308 2.610.287 379.901 1.067.085 549.407 1.543.201 Mediterráneo 1.584.261 3.678.272 647.646 1.503.678 936.615 2.174.594 España 2.838.849 7.424.394 1.160.521 3.035.092 1.678.328 4.389.302 AHORRO OBTENIDO Consumo medio total frigoríficos MWh/año Zona climática MWh/año Consumo medio total frigoríficos SITUACIÓN ACTUAL SITUACIÓN POSTERIOR Consumo medio total frigoríficos MWh/año Bloque Unifamiliar Bloque Unifamiliar Bloque Unifamiliar Atlántico Norte 187.599 511.876 143.288 390.971 44.311 120.905 Continental 358.361 1.006.581 273.716 768.827 84.645 237.754 Mediterráneo 597.262 1.386.697 456.188 1.059.159 141.073 327.538 España 1.070.237 2.798.973 817.447 2.137.855 252.790 661.117 Consumo medio total lavadoras Consumo medio total lavadoras Consumo medio total lavadoras Zona climática MWh/año MWh/año MWh/año SITUACIÓN ACTUAL SITUACIÓN POSTERIOR AHORRO OBTENIDO Bloque Unifamiliar Bloque Unifamiliar Bloque Unifamiliar Atlántico Norte 2.255.272 19.132.960 659.667 5.596.391 1.595.605 13.536.569 Continental 11.162.425 65.968.028 3.265.009 19.295.648 7.897.415 46.672.380 Mediterráneo 9.209.188 62.925.594 2.693.687 18.405.736 6.515.500 44.519.858 España 23.667.131 144.748.689 6.922.636 42.338.992 16.744.495 102.409.698 Zona climática MWh/año MWh/año MWh/año SITUACIÓN ACTUAL SITUACIÓN POSTERIOR AHORRO OBTENIDO Consumo medio total climatización y ACS Consumo medio total climatización y ACS Consumo medio total climatización y ACS 63 Evaluación de medidas de eficiencia energética en el sector residencial suponiendo un ahorro del 67%, debido a que son equipos que presentan unos altos rendimientos y se reduce el número de equipos necesarios para llevar a cabo los servicios de climatización y producción de ACS. En segundo lugar, la mejora que presenta mejores resultados es la sustitución de los frigoríficos actuales de etiqueta A por uno etiqueta A++, que presenta un ahorro del 59% en el consumo de energía, y, por último, la sustitución de las lavadoras actuales por una lavadora etiqueta A+++ supone un ahorro del 24%, siendo también interesante. Valorar los cambios que pueden generarse con tan solo sustituir una serie de equipos en las viviendas españolas es un paso fundamental para establecer una nueva política de consumo basado en presentarles a los ciudadanos un patrón de ahorro no solo en energía, sino también en costes, ya que con frecuencia no pueden visualizar con facilidad las mejoras que traerán. También es necesario manejar cifras donde se evidencie la minimización del impacto ambiental, dada la política Verde (Green Deal) con el que se pretende lograr que Europa sea climáticamente neutra de aquí a 2050, que se ha fomentado en el continente europeo y especialmente en España. Todo lo referido, permite establecer las siguientes conclusiones: - El uso de equipos diseñados para disminuir el gasto energético representa un ahorro sustancial tanto en consumo como en el presupuesto familiar, de ahí la importancia de promover conocimiento de los ciudadanos sobre las normas de etiquetado para que puedan adquirir los equipos que están diseñados bajo estas especificaciones. - El ahorro en emisiones de CO2-eq también representa un factor de mejora ambiental importante y la iniciativa en España de una necesidad fundamental para presevar la salud actual y futura de los ciudadanos, contribuyendo además, a la consecución de compromisos internacionales sobre medioambiente. - Si se considera la proyección de crecimiento poblacional y el impacto que las diferentes crisis económico-sociales y, ahora con las consecuencias de la Pandemia COVID-19 será vital para los ciudadanos ahorrar en gastos de cualquier servicio, mientras que el coste de generación de la energía eléctrica también se podrá ver afectado, lo cual implica proyectar un esquema de colaboración mutua con los ciudadanos. - La implantación de medidas de eficiencia energética permite reducir el consumo de energía eléctrica ya que los equipos son más eficientes energéticamente, lo que hace que se abarate el precio de la electricidad en el mercado eléctrico, tal y como se pudo comprobar en el capítulo 2. - La mejora de la eficiencia del equipamiento doméstico es una herramienta de política energética que permite combinar el logro de los objetivos económicos individuales de las familias con los objetivos medioambientales de la sociedad en su conjunto. 64 64 65 Evaluación de medidas de eficiencia energética en el sector residencial REFERENCIAS [1] A. 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