EDIFICIO RESIDENCIAL SOSTENIBLE EN EL ÁMBITO ENERGÉTICO

Transcripción

1 EDIFICIO RESIDENCIAL SOSTENIBLE EN EL ÁMBITO ENERGÉTICO Autor: Serrano Rubio, Santiago. Director: González Hierro, Francisco. Entidad colaboradora: ICAI-Universidad Pontificia Comillas. RESUMEN DEL PROYECTO 1. Introducción 1.1 Situación Actual Para adentrarse en la realización de este proyecto es imprescindible tener un amplio conocimiento en la situación energética actual. El 25 de mayo de 2007 se publica el Real Decreto 661/07 [1] por el que se establece una regulación económica para aquellas tecnologías que se acojan al Régimen Especial. En este marco regulatorio todas estas tecnologías se veían favorecidas económicamente para que su rentabilidad y desarrollo quedara garantizado. En la actualidad está vigente el Plan de Energías Renovables [2], en el que se incluyen nuevos escenarios energéticos así como objetivos comunes con la Directiva 2009/28/CE del parlamento Europeo y del Consejo, publicada con fecha de 23 de abril de Esta directiva concierne al uso de energía renovable y establece unos objetivos mínimos que consisten en alcanzar una cuota mínima del 20% de energía procedente de fuentes renovables en el consumo final bruto de energía en la Unión Europea. En España se establece el mismo objetivo. A pesar de los objetivos expuestos, el primer Real Decreto publicado en el año 2012 [3], establece una moratoria en cuanto al marco regulatorio de las tecnologías acogidas al régimen especial, recogidas en el citado Real Decreto 661/07. A través de este Real Decreto se suprimen las ayudas económicas para las instalaciones acogidas al régimen especial, así como el procedimiento de preasignación de retribución para el otorgamiento del régimen económico primado. Todo el marco regulatorio que constituía una ayuda para la instalación de energía renovables queda anulado para todas las nuevas instalaciones de estas características. El 1 de febrero de 2013 se publica el Real Decreto-Ley 2/2013 [4]. En este Real Decreto se establecen modificaciones en los costes del sistema eléctrico, entre ellos destacan los siguientes. Se actualizan las retribuciones de actividades del sistema eléctrico que estén vinculadas al Índice de Precios de Consumo (IPC). Se sustituye dicho índice por el Índice de Precios de Consumo a impuestos constantes sin alimentos no elaborados ni productos energéticos. Se modifica el Real Decreto 1

2 661/07, las primas a percibir por las distintas instalaciones quedan fijadas a 0 c /kwh. La situación energética actual presenta una clara inestabilidad lo que da lugar a una problemática a la hora de una inversión en tecnología de estas características. El desarrollo del sector de energías renovables está pendiente de una regulación más estable y favorable para obtener la rentabilidad necesaria en los proyectos. El 18 de noviembre de 2011 se publica un borrador del proyecto de Real Decreto por el que se establece la regulación de las condiciones administrativas, técnicas y económicas de la modalidad de suministro de energía eléctrica con balance neto [5]. Se define consumo de balance neto como el consumo instantáneo o diferido de la energía eléctrica que hubiera sido producida en el interior de la red de un punto de suministro o instalación titularidad de un consumidor y que estuviera destinada al consumo propio. Este sistema es especialmente interesante para las energías renovables que no son acumulables, tales como la eólica o la solar. Se contabilizarán los intercambios de energía eléctrica con la red, de manera que, si ha habido más demanda, existirá una obligación de pago al suministrador, y si ha habido más exportación se genera un crédito de energía que se compensará en posteriores facturas con un horizonte máximo temporal de 12 meses. Este proyecto de del Real Decreto fue remitido a la Comisión nacional de la Energía durante el primer trimestre de Posteriormente, la Comisión aprobó el informe sobre el mismo con fecha 2 de abril de La Comisión valora positivamente el planteamiento del autoconsumo que podría desarrollarse con la nueva modalidad de balance neto porque desarrolla la producción distribuida. Actualmente, el Real Decreto todavía no ha sido publicado, aunque se espera que se publique en los próximos meses. Muchos de los afectados coinciden en afirmar que la publicación del Real Decreto del balance neto de energía será el impulso que necesitan las energías renovables para continuar su desarrollo. 1.2 Objetivo del proyecto El proyecto consiste en el diseño de la instalación de energías renovables y de alta eficiencia energética en un edificio residencial existente con la finalidad de sustituir las tecnologías instaladas. Mediante esta instalación se pretende abastecer todo el consumo energético del edificio. Por un lado, el consumo térmico de cada una de las viviendas pertenecientes a este edificio, considerando el consumo térmico procedente del uso de la calefacción, así como el procedente del uso de agua caliente sanitaria, y por otro lado el consumo de energía eléctrica de las zonas comunes del edificio. La parte crucial de este proyecto, consiste en el estudio económico de la implantación de estas tecnologías en el edificio en cuestión. Como se ha mencionado en el apartado anterior, debido a la situación de inestabilidad actual se estudian una serie de marcos regulatorios distintos para valorar la rentabilidad en cada uno de ellos. 2

3 2. Metodología Los datos de partida para el desarrollo del proyecto son los referentes a la demanda energética del edificio de estudio. Se trata de un edificio de viviendas situado en el barrio de Salamanca, Madrid y cuenta con 40 viviendas. La primera tarea a desempeñar en el proyecto es un análisis de esta demanda. A partir del análisis de los datos de partida, se realizará un estudio de la distribución de esta demanda a lo largo de los distintos meses, días y horas. El estudio de la demanda del edificio es un factor clave para poder realizar un correcto dimensionamiento de la instalación. Las dos partes principales del proyecto, el dimensionamiento de la instalación y el estudio económico de la misma, deben realizarse de manera conjunta, ya que para dar por válido el dimensionamiento, la instalación ha de ser económicamente rentable. El proyecto se divide en tres alternativas principales, considerando, en cada una de ellas, un marco regulatorio económico distinto. Las tres alternativas son las siguientes: - Régimen del RD 661/07 (con algunas actualizaciones). - Régimen de autoconsumo y venta a precio de pool. - Régimen de Balance neto Como se ha explicado anteriormente, las condiciones de estos marcos regulatorios son muy distintas, por lo que el diseño de la instalación también lo será. Una vez realizados los cálculos para el estudio de cada una de las alternativas, se realiza un estudio económico más detallado de la solución elegida. Se realiza también un estudio de sensibilidad para determinar el impacto de posibles cambios económicos en la rentabilidad de la instalación. 3. Resultados Par realizar la instalación se ha elegido utilizar dos tecnologías diferentes, por un lado, un motor de microcogeneración que cubre la demanda eléctrica del edificio y parte de la demanda térmica, y por otro lado, una caldera de biomasa encargada de abastecer el resto de la demanda térmica. Los resultados del proyecto se dividen en dos grupos, resultados técnicos de la instalación y resultados económicos de la misma. A continuación se explican los resultados para cada una de las alternativas. - Régimen del RD 661/07: Como se ha explicado anteriormente, el marco regulatorio de este Real Decreto era muy favorable a la instalación de tecnología en régimen especial. La microcogeneración está incluida en este régimen. Conociendo los datos de demanda anual, mensual, diaria y horaria del edificio, se estudia la instalación de un motor de microcogeneración que cubra toda la demanda, tanto térmica como eléctrica. La elección del motor Energator GB 30 [6], permite 3

4 cubrir toda la demanda por lo que no será necesaria la instalación de una caldera de biomasa. La rentabilidad de la instalación queda asegurada con TIR del 21% - Régimen de autoconsumo y venta a precio de pool: Los resultados obtenidos en el estudio de esta alternativa son que, a pesar de reducir el tamaño del motor de cogeneración con la finalidad de reducir la inversión, la instalación no es rentable, resultando el estudio económico en un flujo de caja negativo. Por lo tanto, la demanda eléctrica no se puede cubrir. En cuanto a la demanda térmica, se estudia la instalación de una caldera de biomasa. La caldera elegida es la Caldera de Astillas AH150. La instalación resulta rentable con un TIR del 22%. - Régimen de balance neto: El estudio de esta alternativa resulta en la necesidad de la elección de un motor de microcogeneración de menores dimensiones de las necesarias para cubrir toda la demanda energética del edificio. Por ello, es necesaria la instalación de una caldera de biomasa para cubrir la demanda térmica restante. El motor de cogeneración elegido es el KWE 12G del fabricante Altare [7]. La caldera de biomasa elegida es la misma que en la alternativa anterior. La instalación de estas tecnologías resulta rentable, presentando un TIR del 12%. En la siguiente tabla se muestra un resumen de los resultados obtenidos para las tres alternativas estudiadas. TIR Demanda eléctrica cubierta Demanda térmica cubierta RD 661/07 21% SI SI Autoconsumo y venta a pool 22% NO SI Balance neto 12% SI SI Tabla 1. Resumen resultados del proyecto 4

5 4. Conclusiones Una vez realizados los cálculos técnicos así como el estudio económico de cada una de las alternativas las conclusiones que se pueden extraer son las siguientes. Con el Real Decreto 661/07, la rentabilidad de este tipo de instalaciones estaba asegurada, gracias al marco regulatorio favorable que se establecía. En la actualidad, sin regulaciones favorables para la instalación de este tipo de tecnologías, resulta imposible cubrir de manera rentable la demanda eléctrica de un edificio mediante la instalación de un motor de microcogeneración. Con la supuesta entrada en vigor del Real Decreto que regula la generación de energía eléctrica mediante el balance neto, la instalación de un motor de cogeneración que cubra la demanda térmica del edificio volverá a ser rentable aunque siempre en menor medida que con las condiciones del Real Decreto 661/07. La publicación del Real Decreto del balance neto supondría un impulso para la continuación en el desarrollo de las tecnologías renovables en España. 5. Referencias [1] BOE, «REAL DECRETO 661/2007, de 25 de mayo, por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial.». [2] IDAE, «Resumen del Plan de Energías Renovables ». [3] BOE, «Real Decreto-Ley 1/2012». [4] BOE, «Real Decreto-ley 2/2013, de 1 de febrero, de medidas urgentes en el sistema eléctrico y el sector financiero». [5] [6] [7] 5

6 ENERGY SUSTAINABLE RESIDENTIAL BUILDING Author: Serrano Rubio, Santiago. Director: González Hierro, Francisco. Collaborating entity: ICAI-Universidad Pontificia Comillas. SUMMARY 1. Introduction 1.2 Actual situation In order to make this project, it is really necessary to have a wide knowledge of the energetic situation in Spain. On the 25th of May 2007 the Real Decreto 661/07 [1] is published. With this document, it is established an economic regulation to those technologies that could be considered as belonging to the Régimen Especial. This regulation favored economically the development of these technologies, making possible their profitability. At the moment there is a plan of renewable energy [2] that fixes common objectives to all the countries belonging to the EU. These objectives are summarized in installing more renewable energy. The 20% of the final raw consumption of energy must come from renewable sources. Despite these objectives, the very first Real Decreto published in 2012 [3], modifies the economic conditions that were established in the Real Decreto 661/07. All the economic aids for those technologies operating under the special regime were abolished. This happened also to the procedure necessary to be included in this regime. As a result of this new Real Decreto, all the regulation that used to be an important aid to the setting-up of these technologies was abolished. On the 1 st of February 2013 the Real Decreto 2/2012 is published [4]. Here, there are some changes in the costs of the electric system. For those remunerations that are related to RPI are no longer related to this index but to the index that has not into account the non-elaborated food and energy products. The bonuses that these technologies used to receive are abolished. The actual energetic situation is clearly unstable leading in lots of problems to invest in this kind of technology. The development of the renewable energy sector depends 6

7 on a more stable and favorable regulation in order to get the necessary profitability in the projects. On the 18 th of November 2011, it is published a draft in which it is proposed a new regulation for the production of energy based on the net metering [5]. Net metering is defined as the instant or differed consumption of electrical energy that has been produced previously. This system is especially interesting for those renewable energies that cannot be accumulated, such as the Eolic energy or the solar energy. in this way, if the production is lower than the consumption, the consumer has to pay the rest of energy consumed, and if the production is higher than the consumption, the payment will be saved in later bills. This project was remitted to the CNE in the first trimester of The Commission values positively the project. The Real Decreto concerning the net metering has not been published yet, but it is expected for the next months. Almost all the affected affirm that the publication of this document would be the help needed by the renewable energy to continue its development. 1.3 Goal and scope This project consists on designing the setting-up of renewable and high efficient energies in a residential building. The aim of installing these new technologies is to substitute the existing traditional technologies. This design is to cover all the energetic consumption of the building. On the one hand, the electrical consumption of the common areas of the building and on the other hand the hot demand coming from the use of calefaction or hot water. The most important issue consists on the economic study of the design. As it has been mentioned in the previous section, regarding the unstable situation, some different regulations have been studied in order to value the profitability of the setting-up in each case. 2. Methodology The starting data for the development of this project are the ones regarding the energetic consumption of the studied building. It is a residential building located in Madrid and has a total of 40 housing. 7

8 The first task to do is an analysis of this demand. The distribution along the months, days and hours it is studied. The perfect knowledge of how the demand distributes itself is a key factor to be able to design the setting-up. The two main contents of the project, the design of the setting-up and the economic study of it, must be considered as a unique calculation. To ensure the design has been done correctly, it is necessary to make it profitable. The project is divided in three main alternatives, considering, in each of them, a different regulation. The three alternatives are the following: - Regulation regarding the RD 661/07 (with some changes) - Regulation regarding self-consumption and selling under pool price. - Regulation regarding net metering. Once the calculations of each alternative have been done, for the solution chosen, an economic study is made. Also it is made a study of sensibility in order to know how a possible economic change would affect the profitability of the project. 3. Results Two different technologies have been chosen, on the one hand, a cogeneration engine that covers the electric demand and some hot demand, and on the other hand, a biomass boiler in charge of covering the rest of hot demand. The results of the project are divided into two different groups, technical results and economic results. For each of the alternatives proposed, the results are explained below. - Regulation regarding the RD 661/07: As it has been mentioned before, this regulation was very favourable for the generation of electricity under the special regime. Knowing the annual, monthly and daily demand, an engine able to produce all the required energy has been chosen. The engine is the Energator GB 30 [6]. It is able to cover all the electric and hot demand, so it will not be necessary to include a biomass boiler. The profitability of the design is guaranteed with an IRR of 21%. - Regulation regarding self-consumption and selling under pool price: The results obtained during the study of this alternative are that, even reducing the size of the engine with the aim of reducing the required investment, the design is not profitable, resulting in a negative cash flow. In this way, the electric demand cannot be covered. Regarding the hot demand, a biomass boiler is installed. The chosen boiler is the wood-fired boiler AH150. The installation is profitable with an IRR of 22%. 8

9 - Regulation regarding net metering: The study of this alternative results in the necessity of the election of a smaller engine than the one required to cover all the energetic demand. In this way, it is necessary to include a biomass boiler to cover the rest of the hot demand. The chosen engine is the KWE 12G (Altare) [7]. The chosen biomass boiler is the same as before. The design is profitable with a IRR of 12%. In the following table, it is shown a summary of the obtained results. IRR Covers the electric demand Covers the hot demand RD 661/07 21% YES YES Self-consumption 22% NO YES Net metering 12% YES YES Table 1. Summary of the obtained results 4. Conclusions Once the technical calculations and the economic studies have been finished, the conclusions that can be obtained are the following. With the regulation regarding the Real Decreto 661/07, the profitability of this kind of technologies was guaranteed. At the moment, without favorable regulations for this kind of technologies, it is impossible to cover in a profitable way the electric demand in a building with a cogeneration engine. With the expected Real Decreto regarding the net metering, the achievement of the profitability is again possible, although it always be lower than with the previous Real Decreto. The publication of this document would mean the necessary impulse to the development of renewable energies in Spain. 9

10 5. References [1] BOE, «REAL DECRETO 661/2007, de 25 de mayo, por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial.». [2] IDAE, «Resumen del Plan de Energías Renovables ». [3] BOE, «Real Decreto-Ley 1/2012». [4] BOE, «Real Decreto-ley 2/2013, de 1 de febrero, de medidas urgentes en el sistema eléctrico y el sector financiero». [5] [6] [7] 10