Evaluación de medidas de ahorro energético y su contribución a la sostenibilidad energética y ambiental

Laburpena

1. Introducción o motivación de la tesis La población mundial se ha duplicado en los últimos 60 años y se prevé que crezca hasta alcanzar los 9700 millones de personas en 2050 y hasta los 11.200 para el final del siglo XXI, lo que causará un fuerte impacto en la estructura, el tamaño, y la distribución poblacional que tendrá profundas consecuencias para la sostenibilidad medioambiental. Este significativo aumento de la población ha tenido como consecuencia que el consumo global de la energía se haya incrementado más de un 90% en el último decalustro, y consiguientemente, el aumento de las emisiones de CO2. Estas emisiones contribuyen al aumento del efecto invernadero que provoca el calentamiento global del planeta. Lo alarmante es que este ha sido causado por actividades humanas y se prevé que, de seguir con la actual trayectoria de emisiones, la Tierra podría superar el límite de 2 °C de calentamiento global, límite establecido por el Acuerdo de Paris para evitar un calentamiento peligroso que genere daños y perjuicios irreversibles. Los últimos cinco años han sido los más calientes desde que se tiene registro, siendo el 2016 el más cálido, y sucesivamente los años 2015, 2017, 2018 y 2014. Pero el calentamiento global no sólo tiene como consecuencia el aumento de las temperaturas o unas condiciones meteorológicas adversas, sino que los efectos van más allá provocando el aumento del nivel de mar, el cambio en los ecosistemas con la consiguiente desaparición de algunas especies, la propagación de enfermedades o el incremento en el precio de algunos alimentos entre otros. Estos efectos tan devastadores que actualmente estamos sufriendo y que son consecuencia del modelo de desarrollo actual, basado en un crecimiento continuo del consumo de energía, deberían activarnos a buscar soluciones eficientes energéticamente eficientes desde un punto de vista medioambiental, pues este modelo no se puede mantener indefinidamente. Es indiscutible que se requieren cambios y adaptaciones a nivel social, económico y tecnológico para preservar nuestro bienestar y el bienestar de las generaciones futuras. Para este fin se han implementado acuerdos y políticas internacionales como han sido el Acuerdo de Paris sobre el cambio climático en 2015, donde todos los países firmantes se comprometían a participar en las reducciones globales de gases de efecto invernadero, la Directiva 2009/28/CE relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables o la Directiva 2012/27/UE relativa a la eficiencia energética dentro de la Unión Europea con el objetivo principal de aumentar la eficiencia energética. Por ser el sector de la edificación el mayor consumidor de energía en Europa, casi todos los gobiernos han optado por la adopción de medidas destinadas a impulsar las energías renovables, las estrategias de eficiencia energética y las estrategias de lucha contra el cambio climático. La legislación en Europa en esta materia contempla, por un lado, la creación de certificados de eficiencia energética, desarrollados a principios de los años noventa como estrategia primaria para reducir el consumo de energía y las emisiones de carbono. Por otro lado, de la política energética adoptada en 2007, denominada Horizonte 20-20-20, en la que la UE exige el cumplimiento de ciertos objetivos para finales de 2020: ahorrar un 20% de energía en su nivel primario con respecto a 2005; reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en un 20% con respecto a 1990; aumentar la energía renovable en el total de la combinación energética a un mínimo del 20% hasta 2020. Al mismo tiempo, la Directiva 2010/31/UE sobre la eficiencia energética de los edificios establece que todos los edificios de nueva construcción deben ser clasificados como "edificios de energía cero" (nZEB) a finales de 2020 y, en el caso de los edificios públicos, a finales de 2018. Dada la preocupación social por mejorar la eficiencia energética en los edificios, considerado como uno de los pilares básicos de las principales estrategias nacionales e internacionales para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, la comunidad científica ha ahondado en esta área contribuyendo con una extensa producción. 2. Contenido de la investigación La Tesis se estructura en seis capítulos, tres de los cuales son publicaciones en revistas internacionales. En el primer artículo se hace una revisión bibliográfica de la investigación sobre eficiencia energética y sostenibilidad durante el periodo 1976–2016, en el que se estudian algunos de los aspectos claves de las publicaciones como el tipo de documento que predomina, el idioma utilizado, el área de conocimiento en el que más se ha publicado, las principales revistas, palabras clave o autores. Después de haber llevado a cabo una profunda investigación sobre sostenibilidad y eficiencia energética, el segundo artículo analiza la viabilidad de la sustitución de la caldera de gas existente en un edificio universitario del sur de España por la introducción de un sistema de calderas de biomasa. En términos ambientales, la biomasa tiene una clara ventaja sobre los combustibles fósiles, ya que, aunque produce emisiones atmosféricas al quemarse como cualquier otro combustible, estas emisiones se consideran neutras en carbono. Esto se debe a que el dióxido de carbono que emite durante la combustión se compensa con el que absorbe la planta durante su crecimiento, no alterando de esta forma el equilibrio de la concentración de carbono en la atmósfera. Por otra parte, se analizan las propiedades asociadas al hueso de dátil para evaluar su idoneidad como nuevo biocarburante, obteniéndose que este producto de deshecho posee un alto poder calorífico que le confiere unas propiedades óptimas como fuente de energía térmica comparable a otros biocarburantes que se comercializan actualmente. Además, se reduciría unas 95 toneladas de CO2 que son las que emitiría la caldera de gas natural y se obtendría un ahorro económico de más del 66%. En el tercer artículo se realiza un análisis bibliométrico de toda la producción científica indexada en Scopus. La producción científica mundial se analiza en los siguientes ámbitos: En primer lugar, la tendencia en el tiempo, los tipos de publicaciones y países, en segundo lugar, los principales temas y palabras clave, en tercer lugar, las principales instituciones y sus principales temas, y en cuarto lugar, las principales revistas y actas que publican sobre este tema. Luego, estos datos se presentan utilizando algoritmos de detección de comunidades y software de visualización de gráficos. Con estas técnicas es posible determinar las principales áreas de actividad investigadora, así como identificar las estructuras de la red de colaboración en el campo de las energías renovables. Los resultados del trabajo muestran que la literatura en este campo ha aumentado sustancialmente durante los últimos 10 años. Por último, en el Capítulo V se lleva a cabo una revisión energética del Hospital Universitario Reina Sofía de Córdoba, analizando datos de los últimos 3 años. A partir de estos datos se identifican las fuentes de energía actuales y las áreas de uso significativo de la energía y de los equipos con mayores consumos, susceptibles de mejoras energéticas, proponiéndose unas primeras líneas de mejora que irán concretándose con el tiempo. Igualmente se establece una primera línea base energética para este periodo, que podrá tomarse como referencia para el cálculo de ahorro energético, antes y después de implementar las acciones de mejora del desempeño energético. 3. Conclusión En conclusión, esta Tesis propone la reflexión de la eficiencia energética y el ahorro energético en edificios de uso público, así como de la sostenibilidad de las medidas desde el punto de visto ambiental y económico, profundizando en la producción científica referida a estas líneas de investigación. Al mismo tiempo trata de proporcionar información útil sobre el consumo energético en edificios de uso público y plantear posibles acciones energéticamente eficientes con objeto de evolucionar hacia un nuevo modelo energético más sostenible, sin disminuir la calidad de vida. 4. Bibliografía 1.-Gerland, P.; Raftery, A. E.; Ševčíková, H.; Li, N.; Gu, D.; Spoorenberg, T.; Bay, G. World population stabilization unlikely this century. Science, 2014, 346(6206), 234-237 2.-De la Cruz-Lovera, C.; Perea-Moreno, A. J.; de la Cruz-Fernández, J. L.;Alvarez-Bermejo, J.; Manzano-Agugliaro, F. Worldwide research on energy efficiency and sustainability in public buildings. Sustainability, 2017, 9(8), 1294 3.-De la Cruz-Lovera, C.;Perea-Moreno, A. J.; de la Cruz-Fernández, J. L.; Alvarez-Bermejo, J.; Manzano-Agugliaro, F. Worldwide research on energy efficiency and sustainability in public buildings. Sustainability, 2017, 9(8), 1294. 4.-De la Cruz-Lovera, C.; Perea-Moreno, A. J.; de la Cruz-Fernández, J. L.; G Montoya, F.; Alcayde, A.; Manzano-Agugliaro, F. Analysis of Research Topics and Scientific Collaborations in Energy Saving Using Bibliometric Techniques and Community Detection. Energies, 2019, 12(10), 2030. 5.-Directive 2010/31/EU of the European Parliament and of the Council of 19 May 2010 on the energy performance of buildings. 6.-Marszal, A. J.; Heiselberg, P.;Bourrelle, J. S.; Musall, E., Voss; K., Sartori, I.; Napolitano, A. Zero energy building - A review of definitions and calculation methodologies. Energ Buildings, 2011, 43(4), 971-979. 7.-Martínez-Molina, A.; Tort-Ausina, I.; Cho, S.; Vivancos, J. Energy efficiency and thermal comfort in historic buildings: A review. Renew Sust Energ Rev, 2016, 61, 70-85. 8.-Perea-Moreno, A. J.; Perea-Moreno, M. Á.; Dorado, M. P.; Manzano Agugliaro, F. J. J. o. C. P., Mango stone properties as biofuel and its potential for reducing CO2 emissions. J Clean Prod, 2018, 190, 53-62.