Análisis del Potencial Solar Fotovoltaico Urbano: Caso de estudio de Vitoria-Gasteiz

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1 Análisis del Potencial Solar Fotovoltaico Urbano: Caso de estudio de Vitoria-Gasteiz ESTEFANÍA CAAMAÑO MARTÍN Instituto de Energía Solar UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID Jornada Solar Fotovoltaica, Autoconsumo y Energía Sostenible, Solar Decathlon Europe, 20 de Septiembre de 2012 Contexto El proyecto POLIS Vitoria-Gasteiz: Plan de Acción Solar y Acciones Piloto Metodologías para la identificación del potencial solar fotovoltaico Conclusiones 2 1

2 Contexto IPCC: Cambio climático e influencia del ser humano Comisión Europea, 2007: Climate and Energy Package Objetivo para 2020: 20% reducción emisiones GEI (ref. 1990) + 20% contribución EERR al consumo energético + 20% incremento en eficiencia energética Directiva 2009/28/EC: Planes de Acción para Energías Renovables estrategias detalladas para alcanzar los objetivos en EERR para 2020 Otras iniciativas: Pacto de los alcaldes Proyecto POLIS 3 POLIS: Identification and mobilization of Solar Potentials via Local strategies Programa Intelligent Energy Europe (IEE/08/603/SI ) Llevar a cabo medidas de planificación estratégica y políticas locales para activar la capacidad solar de los entornos urbanos en Europa 13 Socios (5 ciudades). Coordinador: Duración: Septiembre 2009 Agosto

3 Utilizar la energía solar a escala urbana Producir cambios en el planeamiento urbano mediante: Difusión de nuevas metodologías de planeamiento Realización de medidas especiales de planeamiento Adaptación de políticas locales Incrementar la comunicación entre profesionales Definición de potenciales, estrategias y objetivos Creación de Planes de Acción Solar Realización de Acciones Piloto Transferir la experiencia a otras ciudades 5 Participantes: Grupos de trabajo locales ALE Lyon / HESPUL Ciudad d de París/APUR Skane Malmö / Lund University Ciudad de Munich / Ecofys E-Nova Lisboa / University of Lisbon Ciudad de Vitoria-Gasteiz / Universidad Politécnica i de Madrid Alianza por el Clima (Climate Alliance) Web site: 6 3

4 Vitoria-Gasteiz: Plan de Acción Solar Cambio climático & promoción EERR Plan Energético Local : reducción del consumo energético de un 9% (ref. 2004) En proceso de elaboración: Plan de lucha contra el cambio climático, Estrategia de adaptación frente al cambio climático, Ordenanza para el uso local de la energía Objetivos específicos en energía solar 10 MWp de solar FV m 2 de colectores térmicos en 2020 Identificación del potencial solar a nivel municipal en 2012 Introducción de requisitos solares en el Plan General de Ordenación Urbana y Ordenanza energética en 2015 Mobilización del 10% del potencial solar FV de áreas industriales en Vitoria-Gasteiz: Acciones Piloto 1) Desarrollo de una metodología para la identificación del potencial solar a nivel distrito. Aplicación al distrito residencial de Lakua 2) Identificación del potencial solar fotovoltaico del polígono industrial de Júndiz 3) Desarrollo de una metodología para la identificación del potencial solar a nivel urbano. Aplicación a la ciudad completa 8 4

5 Metodología para la identificación del potencial solar fotovoltaico a nivel distrito Adaptada al Sistema de Información Geográfica utilizado en el Ayuntamiento de Vitoria-Gasteiz SIG: relaciona datos espaciales y no espaciales permite realizar análisis multricriterio (ej. potencial solar vs. factores socioeconómicos) Cartografía SIG: incluye información contenida en el PGOU (edificios protegidos, ordenanzas aplicables, etc.). Debe ser de calidad suficiente para identificar elementos constructivos individuales 9 Metodología para la identificación del potencial solar fotovoltaico a nivel distrito (II) Paso 1 Incorporar a cartografía información sobre áreas protegidas: Edificios protegidos: no se analizan Edificios que rodean otros protegidos: análisis individual necesario Paso 2 Información estructural de edificios: Edad de los edificios Clasificación estructural basada en la legislación aplicable en el año de construcción y sistema estructural típico utilizado Paso 3 Identificación de elementos constructivos de cubiertas y fachadas: Caracterización individual: dimensiones, orientación, inclinación Elementos para uso fv: uso común; >15 m

6 Paso 4 Análisis estructural básico de tipologías de elementos constructivos: Cubiertas: 1-plana/inclinada con forjado de hormigón; 2-ligera inclinada; 3-inclinada sobre tabiques palomeros Fachadas: 1-ladrillo; 2-ligera; 3-prefabricado hormigón Cálculol de cargasestructurales t (permanentes & sobrecargas) para evaluar su idoneidad Paso 5 Evaluación del recurso solar: Cálculo de la irradiación global annual incidente sobre los elementos constructivos. Pérdidas máximas: 40% (CTE-HE5) Cálculo de pérdidas por sombras para determinar los elementos aceptables. Pérdidas máximas ái combinadas: 50% (CTE-HE5) Carta de irradiación global Fachadas válidas Orientación límite Oeste: 68º Orientación límite Este: -64º [Fuente: software IES-UPM] 12 6

7 Análisis de sombras Obstáculos enfrentados Beta = 90º S Obstáculo H D Fachada con potencial solar Edificio bajo estudio Obstáculos enfrentados + autosombreamiento D/H Azimuth (º) [Fuente: software IES-UPM] 13 Paso 6 Cuantificación del potencial solar fotovoltaico: 6 categorías dependiendo de las pérdidas de radiación solar combinadas, relativas a una superficie óptima (orientación sur, inclinación 32º) Código decolores de sencilla interpretación t ió 14 7

8 Aplicación de la metodología: - Barrio residencial de Lakua: 42 mapas - Polígono Industrial de Júndiz: 56 mapas Lakua (375 Ha) Júndiz (710 Ha.) 15 Ejemplo 1: Lakua, plano

9 Ejemplo 1: barrio de Lakua, plano 16 - detalle Códigos de identificación: Nº manzana_nº edificio Elemento de cubierta (ej. C1) Elemento de fachada (ej. F1) 17 Ejemplo 2: polígono industrial de Júndiz 18 9

10 Ejemplo 2: polígono industrial de Júndiz, plano Ejemplo 2: polígono industrial de Júndiz, plano 17 - detalle Códigos de identificación: Nº manzana_nº edificio Elemento de cubierta (ej. C1) 20 10

11 Metodología para la identificación del potencial solar fotovoltaico a nivel urbano: Disponibilidad de información tridimensional de calidad: Datos LIDAR ( Light Detection And Ranging ): permiten obtener una nube de puntos del terreno tomándolos mediante un escáner láser aerotransportado Modelo Digital de Elevaciones 1mx1m Cartografías CAD, SIG, ortofotos 21 Modelo Digital d Modelo Digita e Elevaciones para hidrología al de Superficies Máx ximas 22 11

12 23 Escala urbana: Radiación Solar De la ciudad De las cubiertas Modelo Digital de Elevaciones 1x1 m Cartografía Municipal a Escala Urbana Potencial Solar Fotovoltaico Producción Bruta Generable PGOU vigente Condicionantes Potencial Solar Fotovoltaico Producción Neta Generable 24 12

13 Análisis del recurso solar: Radiación global anual sobre Vitoria-Gasteiz

14 Radiación global anual sobre elementos de cubierta 27 Calificación del potencial solar fotovoltaico: Máximo: kwh/m

15 Potencial fotovoltaico preliminar Superficiales + Condicionantes: Patrimoniales Estructurales 29 Potencial fotovoltaico final 30 15

16 Potencial fotovoltaico: zona industrial 31 Potencial fotovoltaico: casco histórico 32 16

17 Potencial fotovoltaico: manzana cerrada 33 Potencial fotovoltaico: bloque abierto 34 17

18 Potencial fotovoltaico: vivienda rural 35 Balance eléctrico: Producción Bruta Generable: GWh/año Producción Neta Generable: GWh/año 0,5 % Producción Neta Generable 18,6% 13,6% Energía no aprovechable 86,4% 52,1 % 18,5% 7 % 3,2 % 36 18

19 (GWh/a) Producción neta generable Energía no aprovechable OTROS EQUIPAMIENTOS TERCIARIO INDUSTRIAL RESIDENCIAL (%) Clase con Condicionantes 37 Balance eléctrico: escala urbana Consumo Energía Neta Capacidad de GWh/año Eléctrico Generable Autoabastecimiento Sector no Industrial 690 Sector Industrial 809 TOTAL % 38 19

20 Balance eléctrico: Barrios Balance eléctrico: escala urbana Consumo Energía Neta Capacidad de GWh/año Eléctrico Generable Autoabastecimiento Sector no Industrial 690 Sector Industrial 809 TOTAL % Balance eléctrico: Barrios Elorriaga Betoño Jundiz Arriaga Lakua a Zabalgana Sansomendi Ali Gobeo Zaramaga El Pilar Aranbizkarra Salburua Gazalbide Txagorritxu Coronación Arantzabela El Anglo Casco Viejo Arana San Martín Santiago Lovaina Santa Lucía Judimendi Ensanche Ariznabarra Desamparados Mendizorrotza Adurtza San Cristobal Millares Consumo Electrico del Sector Industrial Consumo Electrico del Sector No Industrial Energía Neta Generable 40 20

21 Para más información: Próximamente: Guía para la planificación urbana solar 41 Conclusiones Desarrolladas metodologías para la identificación del potencial solar fv Herramientas para concienciación pública y política de beneficios económicos y energéticos asociados a la integración fv en entornos urbanos Posible establecimiento de criterios solares para planeamiento o rehabilitación urbanas (nuevas perspectivas para el sector de la construcción); Aplicación a la ciudad de Vitoria-Gasteiz Importante potencial fotovoltaico, particularmente en zonas (barrios) de tipo industrial y residencial 42 21

22 GRACIAS POR SU ATENCIÓN 43 22