Construcción de escenarios urbano-energéticos a partir de la implementación de estrategias de eficiencia energética y energías renovables en el sector residencial

Abstract

La presente tesis aborda la construcción de escenarios urbano-energéticos a partir de la implementación de estrategias de eficiencia energética y energías renovables en el sector residencial. A modo de definición inicial, se puede afirmar que los escenarios son estudios analítico-empíricos que pretenden establecer futuros posibles, probables o deseables, los cuales se construyen a partir de hipótesis basadas en observaciones y diagnósticos consistentes de un sistema bajo análisis, en este caso, de un sistema urbano-energético. En este sentido, la energía es un bien estratégico fundamental para el desarrollo socioeconómico de cualquier país, sin embargo, tanto a nivel mundial como nacional, su consumo y abastecimiento presentan una situación compleja ocasionada por la fuerte dependencia de los combustibles fósiles. Esto genera inconvenientes asociados a la volatilidad de sus precios y su consecuente impacto sobre la economía, a la vez que se generan tensiones geopolíticas permanentes por el control de los recursos, no hay certezas sobre los niveles de reservas futuras y, al mismo tiempo, sí existe un consenso generalizado en señalar la necesidad de reducir los niveles de emisiones de gases de efecto invernadero, ocasionados en gran medida por la transformación de la energía, para limitar los efectos del cambio climático. Por lo tanto, se presenta un escenario donde es ineludible replantear dicha dependencia y, en esta dirección, acciones como el mejoramiento de la eficiencia energética de los usos finales y la transición energética hacia matrices que incorporen fuentes no convencionales son las alternativas que podrían dar respuesta, al menos parcial, al mencionado problema. Asimismo, se está comenzando a manifestar una tendencia incipiente donde se observa que las ciudades han empezado a asumir la responsabilidad en dicha materia, impulsando programas de inserción de energías renovables a escala urbana o promoviendo mejoras en la eficiencia energética tanto de los edificios nuevos como de los existentes, entre otras acciones. En esta dirección, los escenarios urbano-energéticos se posicionan como un instrumento de vital importancia para la evaluación y formulación de políticas energéticas, tanto para la demanda como para la oferta, siendo posible gestionar, desde una óptica integrada y de largo plazo, las interacciones entre los principales vectores energéticos y los sectores que estructuran este consumo. El objetivo principal que persigue la presente tesis es definir, analizar y evaluar escenarios urbano-energéticos para el sector residencial, considerando la demanda y la oferta de energía a escala urbana. Los mismos se orientan a la detección y estudio de los efectos potenciales originados por la implementación de medidas de eficiencia energética (EE) y la inserción de energías renovables (ER), considerando los aspectos críticos y las oportunidades que presentan los distintos sectores urbanos. Dicho objetivo tiene como fin mejorar los patrones de consumo, la habitabilidad y la calidad de vida de la población y, para su desarrollo, se utiliza a la ciudad de La Plata como caso de estudio. En este sentido, a su vez, se pretende construir una metodología replicable, adaptable y mejorable para que sea utilizada por otros casos de estudio. En base a dichos objetivos, se han estructurado los capítulos, cuyos contenidos se detallan a continuación: En el Capítulo 1 se exponen las principales problemáticas que fundamentan la presente investigación. Se enuncian las hipótesis que intentan dar respuesta a dichas problemáticas y los objetivos generales y particulares que permitirán su ratificación/rectificación. A su vez, se analizan antecedentes en la temática, para lo cual se revisa la bibliografía referente a la modelización de sistemas energéticos y de sistemas aplicados a otras disciplinas (económicos, ambientales, sociales, etc.). A su vez, se plantean conceptos teóricos fundamentales con el objeto de unificar la terminología utilizada y definir el alcance de nociones tales como: escenarios, prospectiva y planificación energética. Finalmente, se establece el método de abordaje de la investigación, donde se define el objeto de estudio y se adopta el criterio para la determinación de sus niveles de análisis y escalas de trabajo, partiendo del nivel global (ciudad -N+2-; sector residencial -N+1-), pasando por el sectorial (áreas homogéneas urbanoenergéticas residenciales -Na-), hasta llegar al detallado (Mosaicos Urbanos -N-1-; viviendas -N2-). En el Capítulo 2 se describe la metodología para la construcción del “año base”, el cual es un componente fundamental para la posterior construcción de los escenarios, puesto que establece el punto de partida tanto para el escenario “tendencial”, donde se mantienen las trayectorias naturales, como para el escenario “eficiente”, donde se ensayan diferentes medidas de mejoramiento. Para ello, se expone, inicialmente, el método general de abordaje, donde se utilizan los niveles de análisis propuestos en el capítulo previo y se describe el proceso de relevamiento e integración de la información donde se logran caracterizar áreas homogéneas urbano-energéticas residenciales y, a partir de éstas, a la totalidad de la ciudad. En función de ello, luego, se presentan los diferentes métodos y técnicas utilizados en cada nivel de análisis para que la metodología pueda ser adoptada, replicada y/o mejorada por futuros estudios. El Capítulo 3 describe la metodología para la construcción de los escenarios urbanoenergéticos, tanto el “tendencial”, que será utilizado como referencia, como el “eficiente” donde se interviene en la oferta y la demanda a partir de la propuesta de medidas de eficiencia energética e inserción de energías renovables. Para ello, inicialmente, se explicita la metodología general para su construcción. Luego, se introducen los métodos y las fuentes de información para la elaboración de proyecciones socio-económicas, necesarias y comunes para los dos escenarios. Posteriormente, se detalla la metodología para la elaboración del escenario “tendencial”, haciendo foco en la obtención de las proyecciones de demanda de energía, como así también de la oferta, focalizando en el desarrollo del sector residencial, donde se utiliza una aproximación híbrida que incluye acercamientos ‘Top-Down’ y ‘Bottom-Up’. Asimismo, se plantea la metodología para la construcción del escenario “eficiente”, donde, a partir de un relevamiento exhaustivo de las medidas de mejoramiento disponibles, se propone la incorporación de distintas estrategias atendiendo a las diferencias intra-urbanas y a los aspectos críticos de los distintos sectores urbanos (áreas homogéneas), identificados en el “año base”. En última instancia, se plantean los métodos para la integración de la información y la obtención y comparación de los resultados, a los efectos de generar conclusiones e insumos que contribuyan a la planificación energética. En el Capítulo 4 se presenta el ejemplo de aplicación de la metodología propuesta para la construcción del “año base”, utilizando como caso de estudio al partido de La Plata. Allí, se emplean los diferentes niveles de análisis planteados en el segundo capítulo, junto con los métodos, técnicas y herramientas propios de cada escala de trabajo, necesarios para relevar y procesar la información requerida. Finalmente se sistematiza e incorpora dicha información en el software LEAP, donde se obtiene el “año base”, el cual será el punto de partida para la simulación de los escenarios “tendencial” y “eficiente” en el capítulo siguiente. En el Capítulo 5 se plantea la aplicación de la metodología propuesta para la construcción del escenario “tendencial” y “eficiente”. Para ello, en primera instancia, se elaboran las proyecciones socio-económicas que serán comunes para ambos escenarios. Luego se desarrolla la construcción del escenario “tendencial”, en el cual se considera que no se aplicarán medidas tendientes a mejorar los patrones de uso, tanto en la demanda residencial como en la de los restantes sectores, ni tampoco en el sector de la oferta. De esta forma, la demanda de energía continúa su tendencia creciente, mientras que la oferta mantiene su fuerte carácter de dependencia hacia los combustibles fósiles. En tercera instancia, se elabora el escenario “eficiente”, en el cual se ensaya la aplicación de medidas de eficiencia energética e incorporación de energías renovables sobre el sector residencial, de manera diferenciada para cada una de las áreas homogéneas detectadas en el “año base”. Por su parte, en los restantes sectores se aplican porcentajes de ahorros hipotéticos globales, a los efectos de conformar un escenario integral en el que todos los sectores contribuyan a hacer un uso más eficiente de los recursos. Por su parte, en la oferta de energía se hace hincapié en que la matriz comience a incorporar a las energías no convencionales y, de esta, manera reducir la demanda de combustibles. Por último, se realiza un análisis comparativo de los resultados obtenidos para comprender los beneficios y las limitaciones de los escenarios planteados. El Capítulo 6 presenta las reflexiones y síntesis final del trabajo. Primero, se exponen las respuestas a los interrogantes presentados en la fundamentación del trabajo, como así también la ratificación/rectificación de las hipótesis. Asimismo, se plantean reflexiones acerca de la aplicación de la metodología, donde se discute tanto sobre los métodos, técnicas y herramientas utilizadas como sobre sus posibilidades de optimización. A partir de las consideraciones previas, se desprenden nuevos interrogantes que guiarán futuras investigaciones y, en última instancia, se cierra el trabajo con una reflexión final.