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31/10/2019 / Gisela Bühl

Los edificios, un nuevo eslabón en la infraestructura energética

El barrio al noreste de Viena es totalmente nuevo. Viviendas, escuelas, tiendas y empresas se entremezclan con zonas verdes y un gran lago. Desde que se iniciaron las obras en Aspern Seestadt en 2013 se han vertido ríos de tinta sobre el nuevo distrito vienés, que ocupa unas 240 hectáreas y cuyo Plan Maestro es obra del arquitecto sueco Johannes Tovatt. Premiado durante el Smart City Expo World Congress 2016 en Barcelona como el mejor proyecto, en la actualidad hay unas 8.000 personas viviendo en el barrio. Al terminar el desarrollo en 2028 serán más de 20.000. Pero Aspern Seestadt es algo más que un nuevo barrio, es un laboratorio para investigar el comportamiento de las redes y de los edificios inteligentes en tiempo real. Para ello se ha creado “Aspern Smart City Research (ASCR)”.

“Al principio las infraestructuras simplemente existían, después se conectaron, posteriormente se automatizaron y ahora se vuelven inteligentes. Sin embargo, el 99% de las infraestructuras que nos rodean aún no lo son”, comenta Cedrik Neike, CEO de Smart Infrastructure (SI), ante una veintena de periodistas de todo el mundo que se reunieron recientemente en Viena y entre los que estuvo nuestra revista Ecoconstrucción. En la capital austríaca la firma es socia tecnológica en exclusiva del consorcio Aspern Smart City Research (ASCR) junto con Wien Energie, Wiener Netze, Wirtschaftsagentur Wien y Wien 3420. Las cinco entidades colaboran en el mayor y más innovador proyecto de investigación europeo sobre el futuro del suministro de energía, la eficiencia energética y la seguridad de la red.

Lo que se investiga en Aspern será de gran relevancia para futuros desarrollos urbanos. Se buscan soluciones tecnológicas para crear distritos energéticamente eficientes y sostenibles, capaz de hacer frente a los retos del futuro tales como el cambio climático o la creciente urbanización, entre otros. En el punto de mira está el comportamiento de los edificios, las redes eléctricas, los usuarios finales y cómo desarrollar tecnologías de la información, así como la comunicación para que todos estos componentes trabajen de la manera más eficiente. Donde unos ven edificaciones, Siemens ve datos, millones de ellos, por eso en Aspern todo se mide y monitoriza. Los resultados son de gran valor para crear nuevas soluciones.

Cada uno de los socios de ASCR persigue diferentes objetivos en Aspern. La Ciudad de Viena está más interesada en aprender sobre la planificación espacial de los barrios y cómo crear modelos de barrios heterogéneos y vivos.  La capital austríaca crece cada año en unos 20.000 habitantes y lo quiere hacer de forma sensata. “No son cifras grandes si pensamos en los países asiáticos, pero sí para una ciudad como Viena con algo más de 1,8 millones de habitantes y sus pobladas y antiguas estructuras urbanas” opina Gerd Pollhammer, Head of SI en Austria y CEE.

Siemens por su parte está volcada en crear soluciones inteligentes y digitales y modelos de negocio innovadores para gestionar las nuevas infraestructuras, y Aspern es perfecto para investigar y encontrar estas soluciones tecnológicas, como demuestran los resultados de la primera fase que concluyó a finales de 2018 y que ha sido muy productiva. La ventaja de haber podido planificar todo desde el primer minuto y además conseguir datos en tiempo real ha hecho posible dar respuestas a unas 70 preguntas, desarrollar 15 prototipos en el ámbito de edificios inteligentes y presentar 11 patentes.

 

La primera fase terminó a finales de 2018 En la primera fase se han equipado tres tipologías de edificios con instalaciones y dispositivos que les han permitido generar su electricidad y calor y ser más eficientes y además se ha creado una App para que los habitantes del edificio de viviendas del campo de pruebas puedan gestionar su consumo energético.

Las tres construcciones son un edificio residencial con 213 viviendas, un edificio de estudiantes y un campus compuesto por un jardín de infancia y una escuela primaria para un total de 200 alumnos. Las instalaciones de calefacción, agua caliente, ventilación, almacenamiento energético y electricidad están conectadas con un BEMS (Building Energy Management System) en cada edificio y cuentan con contadores inteligentes. Cada edificio está aprovechando la energía solar y en el interior hay suelos radiantes, así como sistemas de ventilación inteligentes. En el complejo residencial 111 familias utilizan una “Smart Home Control App” para controlar sus consumos de electricidad y calefacción desde cualquier lugar. Sus hábitos han sido registrados y los datos han servido para analizar la interactuación de los edificios, las redes y los usuarios.

El edificio residencial:  cuenta con una instalación solar térmica (90 kW), una instalación fotovoltaica (15 kWp), un sistema híbrido con 20 kW de potencia eléctrica y 60 kW de potencia térmica, siete bombas de calor 640kW, almacenamiento térmico subterráneo de 40.000 kWh y un acumulador eléctrico de 2 kWh. El edificio de viviendas es completamente autosuficiente en cuanto a calefacción. La energía es generada por la energía solar térmica, sistemas fotovoltaicos e híbridos, así como bombas de calor. Un sistema de aerotermia aprovecha el aire residual del garaje aumentando la energía térmica. Los resultados han sido muy positivos y han superado todas las expectativas.

La residencia de estudiantes: instalación fotovoltaica de 221 (kWp) con almacenamiento eléctrico 150 (kWh) y dos calentadores de cartucho (8kW cada uno). El edificio está conectado a la red urbana de calor.

El Campus: dos bombas de calor (510 kW), instalación solar térmica (90 kW), calentador de cartucho (70kW) e instalación fotovoltaica (58 kWp). Por medio de la temperatura corporal de los usuarios del edificio y la temperatura de funcionamiento de las máquinas se recupera el calor residual reduciendo de forma importante los costes energéticos. El edificio no está conectado a la red urbana de calor.

 

Uniendo la red de distribución con los edificios “En Austria Siemens lidera el mercado de las infraestructuras inteligentes”, afirma Neike. Sin embargo, insiste en que es necesario asegurar este puesto, no solamente en Austria sino también en otros mercados y por ello han vinculado diferentes campos de acción como los edificios y las redes de distribución en una unidad de negocio. “El edificio es cada vez más relevante en la cadena energética. Y creo que la unión de ambos campos nos permitirá desarrollar nuevos softwares de una manera única y no como se ha hecho hasta el momento.”

La visión futura del Ceo de Siemens Infrastructure son edificios que consumen, producen y almacenan energía, conectados y dialogando entre ellos, pendientes de los hábitos de sus usuarios y en comunicación constante con la red y el mercado eléctrico u otros dispositivos inteligentes. “En el futuro la mayoría de los edificios serán prosumers”, comenta Neike.

 

¿Cómo puede beneficiarse la red de distribución eléctrica de los edificios?

En la actualidad la tercera parte de la energía que consumimos es eléctrica y la electrificación de nuestro mundo avanza de forma imparable. Además, la red eléctrica ha dejado de ser estática y centralizada para convertirse en flexible y descentralizada, sobre todo por el uso de las energías renovables que vierten su producción a la red. “Solamente un país como Alemania está llegando a los 2 millones de productores de energía gracias a las instalaciones de energía solar en los tejados, cuando en 1990 había únicamente unas mil centrales eléctricas.” explica Neike, para hacer entender mejor la complejidad a la que se enfrentan.

En Aspern Seestadt se han instalado 12 estaciones eléctricas, equipadas con 24 transformadores y sistemas de almacenamiento energético en la red. Este equipamiento unido a un gran número de sensores -adicionales a las ya existentes en los edificios- forman una parte del campo de pruebas de la red de ASCR. Los resultados de la investigación ayudarán a ajustar las necesidades y dimensiones de las futuras redes

“Un futuro renovable significa alta volatilidad”, afirma el Dr. Georg Pammer, Director General de ASCR. El directivo no contempla el edificio desde el punto de vista arquitectónico, sino que al igual que sus colegas lo considera un eslabón en la cadena energética. “Es un sistema lento y relativamente inerte, útil para aportar el equilibrio necesario a la red en tiempo real sin afectar a los usuarios y con la suficiente flexibilidad como para ser usado en el mercado eléctrico”, manifiesta al respecto.

Factores como la creciente incorporación de las energías renovables, la movilidad eléctrica o también las bombas de calor requieren una adaptación de la red. “Además, desde siempre el último tramo de la red de distribución ha sido el gran desconocido también para el operador,” añade. Para conseguir transparencia y gestionar estos tramos hay que implementar sensores y utilizar todos los datos que generan para poder planificar las redes futuras en conexión con otros elementos.  La red debe ser flexible, capaz de adaptarse a situaciones cambiantes sin poner en peligro el suministro de energía y en este panorama el edificio puede ser de gran utilidad.

 

BEMS con más funciones 
De los conocimientos adquiridos en Austria, Siemens está desarrollando sistemas de gestión de energía BEMS que permiten controlar los edificios.

Andreas Lugmaier, premiado como ‘Inventor del Año’ de Siemens por sus aportaciones en el campo de las redes eléctricas del futuro, conoce a fondo el software que controla los edificios, que evalúa datos de consumo, datos meteorológicos, datos del mercado y datos tecnológicos. Gracias a los nuevos conocimientos, un BEMS ya no es un simple gestor de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, iluminación y otros sistemas de un edificio, ahora interactúa.

En los edificios que producen y consumen su propia energía el BEMS garantiza la forma de consumo más eficiente. Un sistema de gestión energética del edificio es también de gran interés para los propietarios. La capacidad de los dispositivos de participar en los mercados energéticos puede suponerles nuevos beneficios.

“En nuestros productos hemos incluido tecnología IoT, inteligencia artificial, y “edge computing”. El BEMS es capaz de informar de cuánta flexibilidad dispone el edificio en las próximas 24 horas y esto es importante para participar en el mercado eléctrico” afirma Lugmaier.

La segunda fase está en sus inicios

Durante la segunda fase, que ha recibido una nueva inversión de 45 millones de euros, se añadirán más edificios al campo de pruebas. Será crucial averiguar cómo interactúan la red eléctrica, los edificios conectados y los servicios meteorológicos y averiguar si los edificios son capaces de participar en el mercado eléctrico. 

También juega un rol destacado la electromovilidad. Un nuevo parking en altura con un campo de fútbol en el tejado, junto a un edificio de oficinas formarán parte de las investigaciones venideras. Aquí se quiere investigar cómo incorporar cargadores de alta potencia a la red y qué problemas pueden surgir.

También quieren analizar nuevos sistemas de calefacción y frío en los edificios. Siemens tiene previsto impulsar temas como „Smart Maintenance“ en el área de servicios y desarrollar  la plataforma para el “Digital Twin”, el gemelo digital de un edificio. En Siemens están convencidos que en el futuro ningún inversor va a aceptar un edificio que no tenga un “gemelo digital”, ya que permite reducir los costes de operatividad y de mantenimiento de un edificio. Una razón de peso, si se tiene en cuenta que el 90% de los costes de un edificio no se producen durante la construcción sino en su ciclo de vida.

 

Otras actuaciones de Siemens Las inversiones realizadas por Siemens en el mercado de las infraestructuras inteligentes demuestran la importancia que tiene esta división para ellos. En 2018 la firma adquirió tres start-ups en los EEUU relacionadas con la gestión y automatización inteligente de edificios, este año adquirió el fabricante de inversores Kaco e inició una joint venture con AES para desarrollar soluciones de almacenaje energético bajo la marca Fluence.

En todo el mundo Siemens ya está colaborando en proyectos que requieren infraestructuras inteligentes que se nutren de los conocimientos alcanzados en Seestadt Aspern. Una de sus próximas hazañas se podrá observar en la en la Expo 2020 Dubai, donde Siemens ha preparado una infraestructura digital para conectar todo el recinto y gestionar el acceso de unos 20 millones de visitantes.

 
Datos del autor
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