Electrificación de los edificios y autoconsumo ¿Están preparados nuestros edificios?

• Contexto y objetivos de descarbonización para 2050
• La descarbonización del sistema eléctrico
• Actuaciones de descarbonización de los edificios
• Estrategias para la electrificación de edificios
  • Bomba de calor eléctrica
  • Gestión inteligente de las instalaciones térmicas y renovables de los edificios
  • Infraestructura de recarga en los edificios para el vehículo eléctrico
  • Autoconsumo fotovoltaico
• ¿Están los edificios existentes preparados para el gran reto de la descarbonización a través de la electrificación?  

Contexto y objetivos de descarbonización para 2050

La ley 7/2021 de cambio climático incluye entre sus principios rectores la descarbonización de la economía española a través de la transición energética. Por lo tanto, la transformación hacia un modelo socioeconómico basado en la neutralidad climática. Es decir, sin emisiones de gases de efecto invernadero, causa principal del calentamiento climático provocado por la actividad de las personas. El objeto de la ley es asegurar el cumplimiento de los objetivos del Acuerdo de París de 2015. Los primeros objetivos se deberán alcanzar en 2030:

• Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero asociados a la economía española en el menos un 23% (respecto de los niveles de 1990).
• Alcanzar una penetración de energías de origen renovable en el consumo de energía final en el menos un 42%.
• Conseguir en el sistema eléctrico, basado en al menos un 74% de generación a partir de energías renovables.
• Mejorar la eficiencia energética disminuyendo el consumo de energía primaria en, al menos un 39,5%.

Y en esta senda de transformación, España dará cumplimiento a sus compromisos internacionalmente asumidos, alcanzando antes de 2050 y lo antes posible, la neutralidad climática. En ese año el sistema eléctrico deberá estar basado exclusivamente, en fuentes de energías renovables. La ley aborda aspectos como la digitalización, las energías renovables y la eficiencia energética y rehabilitación de edificios, el fin de combustibles contaminantes o la movilidad sin emisiones y el transporte sostenible entre otros. 

La descarbonización del sistema eléctrico

Sin duda, una de las medidas con mayor impacto para la consecución del objetivo de neutralidad climática es la descarbonización del sistema eléctrico. El motivo consiste en que la electricidad es la energía con mayor capacidad de integración de la energías renovables. Fuentes renovables como la fotovoltaica, la eólica o la hidroeléctrica. Más que otros vectores energéticos. Hecho que contribuye a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, además de reducir la contaminación del aire, reducir la dependencia de las importaciones de energía o aportar estabilidad a la economía, entre otros beneficios.

Por otro lado, el sistema eléctrico está evolucionando de un sistema central y unidireccional hacia un sistema descentralizado y multidireccional. Es lo que se conoce como generación eléctrica distribuida. Un sistema de producción basado en la generación de electricidad a partir de pequeñas instalaciones fotovoltaicas en viviendas unifamiliares o edificios residenciales o de otro uso. Es decir, la energía se genera en múltiples ubicaciones en lugar de una instalación central. Este sistema de autoconsumo permite generar y consumir la energía in situ o en un entorno cercano, a partir de energías renovables y por lo tanto sin emisiones contaminantes. Algo que se ha convertido en fenómeno, de lo que todo el mundo habla y del cual todos quieren ser partícipe. 

Actuaciones de descarbonización de los edificios

Pero el gran reto de la descarbonización incluye la transformación del sector de la edificación. Para ello se proponen actuaciones de rehabilitación energética de los edificios y su electrificación.

Las actuaciones de rehabilitación energética pasan por la mejora de la envolvente térmica en primer lugar. Las más habituales consisten en la mejora del aislamiento térmico de los cerramientos y la sustitución de ventanas por otras más aislantes. A continuación, se incluyen actuaciones basadas en la sustitución de las instalaciones térmicas antiguas por otras instalaciones de alta eficiencia energética. Y por último se deben de incluir actuaciones para la integración de las energías renovables en los edificios.

Otro factor a tener en cuenta en el proceso de descarbonización de los edificios es la selección de materiales con la menor huella de carbono posible. Es lo que se conoce como el carbono embebido. Tal y como se recoge en el artículo 8.2 de la Ley de cambio climático y transición energética. Tanto si se construye como obra nueva como si se rehabilita, se debe de disminuir las emisiones totales en el conjunto de la actuación o del edificio.

En el caso de la descarbonización de los edificios a través de la electrificación, lo que se propone es sustituir aquellas instalaciones térmicas que utilizan combustibles fósiles por otras alternativas de consumo eléctrico. Por ejemplo, mediante la sustitución de una antigua caldera de gas por un equipo de aerotermia  de consumo eléctrico complementado por una instalación solar fotovoltaica.

En el caso de los edificios nuevos que se construyen actualmente, estos cumplen con las exigencias normativas y alcanzan el estándar de edificios de consumo de energía casi nulo. A partir de 2030, la UE obligará a que los edificios nuevos que se construyan sean edificios de cero emisiones. 

Estrategias para la electrificación de edificios

Reducir el impacto del carbono tiene como objetivo generar un entorno mejor, más saludable y respetuoso con el medio ambiente. La electrificación de los edificios permite reducir el impacto del carbono operacional. Es decir, del carbono asociado al uso de la energía en los edificios, necesarias para mantener unas condiciones de confort en el interior de los mismos.

Las actuaciones enfocadas a la electrificación de los edificios son básicamente la integración de tecnologías energéticamente eficientes y el aprovechamiento de las energías renovables.

Bomba de calor eléctrica

La bomba de calor eléctrica tiene un enorme potencial para lograr un parque edificado de cero emisiones en 2050. Es capaz de suministrar calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria en un solo generador. Además, consiste en una tecnología capaz de aprovechar el calor del ambiente para climatizar los espacios interiores. Se estima que un 70% de la energía que utiliza proviene del ambiente exterior (energía renovable), mientras que el resto proviene de la electricidad. Una energía eléctrica procedente de un sistema cada vez más descarbonizado. La bomba de calor se clasifica según el medio exterior con el que intercambia calor en bombas de calor de aerotermia, hidrotérmicas o geotérmicas. La primera obtiene el calor del aire ambiente, la segunda de las aguas superficiales, lagos, mares y ríos, y la tercera del subsuelo.

La bomba de calor se puede combinar con energías renovables como la solar fotovoltaica o la solar térmica. Con ello se consigue aumentar su eficiencia energética reduciendo aún más el consumo eléctrico. Con la solar fotovoltaica se compensa el consumo eléctrico de la bomba de calor para su funcionamiento y además permite calentar agua en un depósito, almacenando así energía térmica, para su posterior consumo. La hibridación de la bomba de calor con la energía solar térmica permite que un alto porcentaje de la energía utilizada para agua caliente sanitaria y calefacción sea renovable.

Gestión inteligente de las instalaciones térmicas y renovables de los edificios

Un sistema de gestión inteligente permite la regulación y control de las instalaciones térmicas y de generación de energía renovable, optimizando el consumo energético a la vez que se garantiza el confort del usuario y su seguridad. Por ejemplo, una bomba de calor de aerotermia o de geotermia puede incorporar un sistema de regulación que sea capaz de integrarse con el sistema de gestión de la instalación fotovoltaica de la vivienda. En este caso, el sistema de control de la bomba puede modificar su operación si detecta un excedente de producción de la instalación fotovoltaica. De esta manera es posible dar prioridad al almacenamiento de energía térmica en un depósito de agua caliente o modificar la temperatura de consigna temporalmente para el máximo aprovechamiento de la energía generada evitando así su desperdicio.

La gestión inteligente de las instalaciones de un edificio se lleva a cabo gracias a la automatización de tareas. Popularmente conocida como domótica, se compone de un conjunto de dispositivos interconectados entre sí que actúan en base a una estrategia de programación. En base a dicha programación el sistema de gestión inteligente es capaz de detectar variaciones en el entorno y actuar en consecuencia sobre uno o varios dispositivos. Entre los múltiples beneficios, el sistema de regulación y control permite la reducción del consumo energético y por lo tanto de emisiones de carbono a la atmósfera.

Infraestructura de recarga en los edificios para el vehículo eléctrico

En junio de 2022 se publicó el RD 450/2022 por el que se modificaba el CTE (Código Técnico de la Edificación) añadiendo una nueva sección al documento básico de ahorro de energía DB-HE. Una nueva exigencia de calidad en los edificios que obliga a disponer de una infraestructura mínima de recarga de vehículos eléctricos.

El ámbito de aplicación del DB-HE6 incluye la construcción de edificios de obra nueva y las intervenciones en edificios existentes. Por otro lado, fija la dotación mínima de infraestructura de recarga de vehículos eléctricos con la que deben contar las zonas destinadas a aparcamiento, interior o exterior adscrito al edificio, que entren dentro de su ámbito de aplicación. Las exigencias son distintas en función de si el edificio es de uso residencial privado u otros usos diferentes.

Esta nueva exigencia se incorpora al CTE como consecuencia de la transposición de la directiva europea 2018/844. En esta directiva se pone en relieve la importancia de la innovación y las nuevas tecnologías que hacen posible que los edificios apoyen la descarbonización general de la economía, incluyendo el sector del transporte. Incluso propone a los Estados miembros que utilicen las baterías de los vehículos como fuente de energía. Los vehículos eléctricos producen menos emisiones de carbono, lo cual redunda en una mayor calidad del aire, y constituyen un elemento importante de la transición hacia una energía limpia.

El marco reglamentario que regula los requisitos técnicos de las infraestructuras de recarga es la ITC-BT-52 del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, también modificado por el RD 450/2022.

Autoconsumo fotovoltaico

El actual Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC 2023-30) tiene como objetivo garantizar el derecho de los consumidores a producir, consumir, almacenar y vender su propia energía renovable. En este sentido, el autoconsumo se convierte en una herramienta eficaz para abordar los objetivos del plan y se incluye en la medida de 1.4. Desarrollo del autoconsumo con renovables y la generación distribuida.

Una instalación de autoconsumo está formada por un lado por una o varias instalaciones de generación y por otro lado por los consumidores asociados ubicados próximos a la instalación. Por otro lado, la instalación puede emplear cualquier tecnología renovable para la producción de electricidad: solar fotovoltaica, eólica, cogeneración renovable, hidroeléctrica o biomasa eléctrica. El autoconsumo puede ser individual cuando la instalación está asociada a un único consumidor, o bien colectivo, cuando varios consumidores formen una comunidad.

El autoconsumo permite consumir la energía eléctrica generada en tiempo real. En cambio, la energía generada que no se consume de manera instantánea o excedentes se puede verter a la red o almacenar en batería para su posterior consumo. Los excedentes que se vierten a red se pueden vender en el mercado eléctrico o se pueden compensar en la factura de electricidad.

Con todo ello, el autoconsumo en nuestro país crece año tras año, siendo la solar fotovoltaica la que mayor grado de desarrollo está experimentando. El autoconsumo en nuestro país cuenta con un marco normativo que desde 2018 ha facilitado su desarrollo. El PNIEC incluye un análisis del potencial de penetración del autoconsumo en España por tipo de consumidor. En un escenario objetivo el análisis determina un potencial real de autoconsumo fotovoltaico en España de 9 GW en 2030. Sin embargo, en un escenario de alta penetración, se alcanzarían los 14 GW. 

¿Están los edificios existentes preparados para el gran reto de la descarbonización a través de la electrificación?

Pues lo cierto es que no. La incorporación de nuevas tecnologías como la bomba de calor o la instalación de autoconsumo fotovoltaico requiere en todo caso de la adaptación de las instalaciones eléctricas en los edificios existentes. Un edificio construido en los años 70 cuya instalación eléctrica no haya sido adaptada a la normativa actual requerirá además de esta actualización la incorporación de nuevos elementos que permitan el funcionamiento de estas nuevas tecnologías. Y esta renovación será integral incluyendo si es posible la automatización para el control y regulación de las instalaciones, lo cual permita la optimización del consumo energético.

Tampoco nos podemos olvidar de la rehabilitación energética de la envolvente térmica del edificio. En todo proceso de rehabilitación para la descarbonización de los edificios, el primer paso será la reducción de la demanda energética mediante medidas pasivas como la mejora del aislamiento, la protección solar y/o la sustitución de ventanas. Y en este proceso de rehabilitación de la envolvente tampoco nos podemos olvidar de la selección de materiales y productos de baja huella de carbono.

El reto es importante, pero no imposible. Y además es necesario.