El proyecto Wedistrict ‘Smart and local renewable energy district heating and cooling solutions for sustainable living’, que reúne a 21 socios de toda Europa, persigue demostrar la viabilidad de una red única para aclimatar todas las viviendas de un distrito a partir de la combinación de diversas fuentes de energía renovable capaces de garantizar la totalidad de la demanda energética necesaria. Cuenta con un presupuesto de cerca de 15 millones de euros, financiados por la Unión Europea a través de la convocatoria Horizonte 2020, y se desarrollará hasta marzo de 2023.
La calefacción y refrigeración de edificios representa el 50% del consumo energético total de la Unión Europea. El 70% de esta energía se genera actualmente a partir de combustibles fósiles: carbón, gas natural y petróleo. La transición hacia la energía libre de fósiles en el sector significaría un avance en la neutralidad climática, la mejora de la calidad del aire en las ciudades y del bienestar de la población.
A nivel mundial, la mayoría de sistemas de climatización funcionan de forma individualizada, es decir, cada domicilio cuenta con su propio dispositivo para calentar o enfriar su hogar. En este contexto, un grupo de ingenieros y expertos de la industria han unido sus fuerzas en el proyecto europeo Wedistrict para poner en marcha cuatro instalaciones piloto en Alcalá de Henares (Madrid), Bucarest (Rumanía), Kuźnia Raciborska (Polonia) y Luleå (Suecia), que integrarán calefacción y refrigeración en una única red de distrito combinando varias tecnologías sostenibles para garantizar la totalidad de la demanda eléctrica a partir de energía 100% renovable. La empresa española Acciona es la coordinadora de este proyecto que incluye a 21 socios de nueve países de la UE, entre los que se encuentra la Universidad de Córdoba (UCO).
Las primeras redes de distrito comenzaron a implantarse hace unas décadas en los países nórdicos, aunque muchas de ellas aún se enfrentan al reto de garantizar su eficacia exclusivamente a partir de energía renovable. El frío o el calor se produce en una central y se distribuye por una red urbana mediante tuberías subterráneas, de la misma forma que se realiza con el gas o el agua. Ahora, Wedistrict probará estas redes en las cuatro ubicaciones piloto.
Tecnologías sostenibles
Las soluciones de Wedistrict integrarán múltiples fuentes de energía renovable, exceso de calor de los centros de datos, almacenamiento térmico avanzado para redistribuir el calor a los edificios dependiendo de sus necesidades, y tecnologías inteligentes para incrementar la eficiencia operativa de los sistemas.
De esta manera, el proyecto cuenta con varias tecnologías clave, alineadas con los principios de eficiencia energética: tecnologías solares térmicas, de biomasa, energía geotérmica, calefacción de fuentes renovables, recuperación de residuos de calor de centros de datos, de almacenamiento, sistemas TIC y otras tecnologías convencionales de alta eficiencia, como enfriadores de absorción, almacenamiento de agua caliente, colector solar térmico, bomba de calor o paneles fotovoltaicos.
Cuatro instalaciones piloto
Wedistrict cuenta con cuatro sitios de demostración donde se desarrollarán proyectos a escala real en diferentes zonas climáticas de Europa, en las que existen sistemas de calefacción y refrigeración, así como tradiciones de construcción diferentes. Cada instalación piloto se basará en la integración de dos o más tecnologías de energías renovables, partiendo de recursos locales y tecnologías innovadoras.
En la ciudad de Luleå, en el norte de Suecia, el calor generado en un centro de datos alimentará un sistema de calefacción de distrito existente utilizando tecnologías de pila de combustible. En Kuźnia Raciborska, en el sur de Polonia, un total de 20 edificios de apartamentos mejorarán su actual sistema de calefacción al reemplazar las calderas de carbón por combustibles sostenibles basados en recursos solares y de biomasa. La Universidad Politécnica de Bucarest en Rumanía actualizará parte de su sistema de calefacción de distrito, que actualmente funciona con gas natural, con energía solar y geotérmica.
Por su parte, España es uno de los países más atractivos de Europa para el desarrollo de la energía solar debido a la gran cantidad de luz solar disponible. La irradiación normal directa en Alcalá de Henares es de 1980 kWh/m2 al año, lo que convierte la tecnología solar concentrada en una posible solución para cubrir la demanda de calefacción de los edificios, así como los enfriadores de absorción en la solución a la demanda de refrigeración. Asimismo, debido a la disponibilidad de fuentes locales de biomasa, las calderas de biomasa formarán parte de la instalación piloto de España, que se ubicará en la planta I+D+i de CEPSA de la ciudad madrileña.
Las tecnologías que se ensayarán conjuntamente son las calderas de biomasa (1MW) de alta eficiencia y bajas emisiones, junto con la mejora de los filtros de aire para la reducción de contaminantes atmosféricos; tanques de almacenamiento térmico mediante sales fundidas; unidades de enfriamiento solar del aire (~ 10 kW) y enfriadores de absorción avanzados (100 kW) para el suministro de district cooling, además de un enfriador de absorción convencional (~ 700 kW) para cubrir las necesidades de refrigeración restantes; así como tres tecnologías de energía solar térmica -CSP (0.5 MWth), Fresnell (0.5 MWth) y colectores planos (0.25 MWth)-.
La idea es hibridar estas fuentes renovables en una sola red de distrito de refrigeración y calefacción para poder satisfacer la totalidad de energía necesaria para varios edificios de forma simultánea y durante todo el año.
Prototipo RACU
El Grupo de Investigación TEP974, Research Applied Thermal Engineering, de la Universidad de Córdoba es responsable del diseño, fabricación y suministro de un nuevo prototipo denominado RACU (Renewable Air Cooling Unit). Este sistema estará conectado a la red de agua caliente, cuyo calor procedente de biomasa y solar térmica se transformará en aire frío mediante un procedimiento basado en evaporación de agua de forma indirecta, combinando con tecnología de rueda desecante.
“El aire es primero secado en una rueda desecante y posteriormente se enfría al evaporarse al agua. El aire enfriado refrigera una segunda corriente de aire que es la que se impulsa al local”, explica el responsable del trabajo de la UCO, Manuel Ruiz de Adana. Así, el sistema prescinde de sustancias refrigerantes contaminantes y garantiza una elevada calidad del aire, ya que la totalidad procede del exterior, con un reducido consumo energético.
El prototipo RACU, que actualmente está siendo construido por una empresa cordobesa bajo la supervisión del grupo de investigación se probará en el Laboratorio de Investigación de Sistemas de Climatización -LAVEC- de la Universidad de Córdoba. Posteriormente, se integrará en la red de distrito de Alcalá de Henares, donde estará operando durante un año para demostrar su viabilidad.
De este modo, una vez finalizado el proyecto Wedistrict en el mes de marzo de 2023, se prevé haber conseguido una serie de resultados: sistemas de refrigeración y calefacción de distrito 100% renovables, una cartera de soluciones replicables, una herramienta de toma de decisiones de código abierto y una mayor aceptación pública de los sistemas de climatización de distrito.