Tabla de contenido

De un vistazo

Este módulo genera tanto una densidad de demanda de calor como un mapa de densidad de superficie bruta en forma de archivos ráster. La entrada al módulo son diferentes escenarios de desarrollo de la demanda de calor y áreas brutas de piso a nivel nacional y desglosados para cada elemento ráster, así como parámetros definidos por el usuario para describir la desviación relativa a los desarrollos en los escenarios.

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Introducción

Para el análisis de los potenciales futuros de suministro de calor y frío a partir de fuentes de calor renovables y excedentes, es fundamental tener en cuenta la evolución potencial del parque edificable de la región analizada. Parte de los edificios se renuevan con el fin de disminuir la demanda de energía para la calefacción de espacios, parte de los edificios se demuelen y se construyen nuevos edificios. Esto conduce a cambios en la demanda de calor de los edificios de una región. Además, la evolución de la población y el Producto Interno Bruto (PIB) de una región influye en el desarrollo de la demanda de superficie construida bruta y, por tanto, en la demanda de calefacción de espacios y generación de agua caliente. El objetivo del Módulo de cálculo (CM) - Proyección de demanda es proporcionar escenarios del desarrollo futuro de la superficie bruta del suelo y la demanda de calor en los edificios para un área seleccionada en función de los cálculos para la EU-28 a nivel nacional. Los diferentes escenarios, que se calculan mediante el módulo Invert / EE-Lab, se desglosan a nivel de hectáreas. Se diferencian en su tasa de renovación térmica, en otras palabras, qué parte de la superficie bruta se renueva proporcionalmente. El CM también brinda la oportunidad de cambiar tres impulsores básicos en los escenarios y generar resultados adaptados. Estos tres impulsores básicos son a) la reducción de la superficie bruta de los edificios existentes, b) la reducción de las necesidades energéticas específicas en los edificios, yc) la adición del crecimiento anual de la población al crecimiento predeterminado

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Entradas y salidas

Entradas

  • Seleccionar escenario:

    • aquí puede seleccionar entre diferentes escenarios calculados con el módulo Invert / EE-Lab para ser utilizados como desarrollo de referencia para el cálculo con el módulo
  • Seleccione el año de destino:

    • aquí puede seleccionar el año para el que se realizarán los cálculos
  • Escale hacia arriba o hacia abajo la reducción del área bruta del piso en comparación con el escenario de referencia:

    • con este parámetro puede cambiar el desarrollo de la superficie bruta de los edificios existentes en comparación con el desarrollo proyectado en el escenario calculado con el modelo Invert / EE-Lab
    • puede definir diferentes cambios relativos para edificios existentes construidos en diferentes períodos de construcción (antes de 1977, entre 1977 y 1990, después de 1990)
    • los valores a introducir tienen la unidad [%]
    • un valor de 25 significa que la reducción de la superficie bruta de suelo en un período de construcción definido, por ejemplo, antes de 1977, entre el año de inicio del cálculo y el final del tiempo del escenario seleccionado, se multiplica por 0,25. Por ejemplo, en el escenario Invert / EE-Lab seleccionado, la superficie bruta de los edificios construidos antes de 1977 se reduce de 10 Mio. m² a 6 Mio m² desde ahora hasta el final del período de tiempo del escenario seleccionado. Esto equivale a una disminución de 4 Mio m². Al elegir un valor de 25, el efecto del escenario Invert / EE-Lab se modifica para no reflejar una disminución de 4 Mio m² durante este período de tiempo, sino de solo 1 Mio. m² (4 * 0,25). Por lo tanto, la superficie bruta restante de los edificios construidos antes de 1977 al final del período de tiempo del escenario sería de 9 Mio. m².
  • Escale hacia arriba o hacia abajo la reducción de necesidades energéticas específicas en comparación con el escenario de referencia:

    • con este parámetro puede cambiar el desarrollo de las necesidades energéticas específicas para calefacción de espacios y generación de agua caliente de los edificios existentes actualmente en comparación con el desarrollo proyectado en el escenario calculado con el modelo Invert / EE-Lab
    • puede definir diferentes cambios relativos para edificios existentes construidos en diferentes períodos de construcción (antes de 1977, entre 1977 y 1990, después de 1990)
    • los valores a introducir tienen la unidad [%]
    • un valor de 25 significa que la reducción de las necesidades energéticas específicas en un período de construcción definido, por ejemplo, antes de 1977, entre el año de inicio del cálculo y el final del tiempo del escenario seleccionado, se multiplica por 0,25. Por ejemplo, en el escenario Invert / EE-Lab seleccionado, la necesidad energética específica para la calefacción de espacios y la generación de agua caliente de los edificios construidos antes de 1977 disminuye de 200 kWh / m² año a 120 kWh / m² año desde ahora hasta el final del período de tiempo del escenario seleccionado. Esto equivale a una disminución de 80 kWh / m² año. Al elegir un valor de 25, el efecto del escenario Invert / EE-Lab se modifica para no reflejar una disminución de 80 kWh / m² año durante este período de tiempo, sino de solo 20 kWh / m² año (80 * 0,25). Por lo tanto, la necesidad de energía específica restante para la calefacción de espacios y la generación de agua caliente de los edificios construidos antes de 1977 al final del período de tiempo del escenario sería de 180 kWh / m² año.
  • Crecimiento anual de la población además del crecimiento predeterminado:

  • El escenario subyacente proporciona estimaciones de crecimiento de la población a nivel NUTS3. Al comparar el crecimiento de la población a nivel NUTS0 y NUTS3 utilizando datos históricos, se puede calcular el crecimiento poblacional proporcional. El parámetro "Crecimiento anual de la población además del crecimiento predeterminado" se puede utilizar para influir en estas tasas de crecimiento. En nuestro modelo, el crecimiento de la población es directamente proporcional al crecimiento del área, lo que a su vez da como resultado un aumento directo del área calentada.

  • Método para agregar edificios recién construidos al mapa:

    • aquí puede seleccionar el método que se aplicará para agregar edificios de nueva construcción a los mapas de densidad de demanda de calor y área bruta resultante
    • los tres métodos diferentes se explican a continuación:
      • No hay edificios nuevos: en los mapas, solo se reflejan los edificios que ya existen en el parque de edificios actual y que aún se prevé que existan al final del período de simulación. Los edificios demolidos se eliminan del mapa y no se agregan nuevos edificios. El área bruta del piso, así como la demanda de calor reflejada en los mapas, es por lo tanto notablemente más baja en comparación con los valores proyectados de los cálculos.
      • Reemplazar solo edificios demolidos: en los mapas, la superficie bruta de los edificios no cambia en comparación con la superficie bruta del suelo en el año de inicio del cálculo. Actualmente, los edificios existentes que se proyecta demoler se reemplazan por edificios de nueva construcción. En caso de que el área bruta del piso aumente en los escenarios, el aumento del área bruta del piso no se refleja en los mapas.
      • Agregar todos los edificios nuevos: en los mapas, se agregan todos los edificios nuevos. En los lugares donde se derriban edificios, estos se sustituyen por nuevos edificios. El área bruta de piso adicional de nueva construcción debido a un aumento del área bruta de piso total en la región se coloca en diferentes ubicaciones: parte de ella se agrega en la parte superior de los edificios existentes, parte de ella se coloca entre los edificios existentes y parte de ella se coloca en ubicaciones donde actualmente no existen edificios.
    • la elección de este método no tiene ningún efecto sobre los indicadores que se muestran en la sección de resultados del cálculo. Es decir, esto solo es relevante para la creación de los mapas, no para los resultados generales de los escenarios.

Salidas

  • Indicadores:

    • Supuestos de crecimiento de la población subyacentes desde el inicio hasta el año objetivo en un incremento de 5 años
    • Total de área calentada (piso bruto) y per cápita en el año de inicio y en el año final del cálculo (debido a la disponibilidad variable de diferentes conjuntos de datos para diferentes años, el área para 2014 se muestra aquí en el valor de inicio).
    • Consumo de energía (final) estimado total y por Área en el año de inicio y al final del cálculo
    • Superficie estimada, consumo total de energía y consumo energético específico por período de construcción en el año de inicio y al final del cálculo
    • Proporción de edificios de nueva construcción que se muestran en el mapa ráster para el año objetivo
  • Gráficos:

    • Gráficos de barras sobre el área bruta del piso con calefacción y el consumo de energía final por período de construcción
  • Capas:

    • Mapa de densidad de demanda de calor que refleja los desarrollos calculados
    • Mapa de densidad de superficie bruta que refleja los desarrollos calculados

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Método

Como se escribió antes, este módulo se basa en cálculos realizados con el módulo Invert / EE-Lab para todos los países de la UE 28 (consulte www.invert.at para obtener una descripción del método del módulo Invert / EE-Lab). Se analizan los escenarios calculados respecto al desarrollo de los siguientes tipos de edificaciones: edificaciones residenciales y no residenciales, 3 períodos de construcción y edificaciones de nueva construcción. A continuación, se evalúa el crecimiento de la población por región NUTS3 y el stock de edificios inicial (en términos de superficie bruta de suelo con calefacción y necesidades energéticas por período de construcción y tipo de edificio) por región NUTS 3. Sobre la base de esta evaluación, los resultados de los escenarios calculados se transfieren a la región NUTS3 respectiva. A continuación, los resultados de NUTS3 se distribuyen a los diferentes elementos de la hectárea según el método desarrollado en Müller et al 2019 ( REFERENCIA ).

Escenarios proporcionados

El módulo proporciona 4 escenarios diferentes, que varían en sus tasas de renovación. Mediante una selección, se renueva anualmente el 0,5%, el 1%, el 2% o el 3% de la superficie total bruta. Cabe señalar que la necesidad de calefacción ahorrada no es directamente proporcional a un aumento en la tasa de renovación, ya que se permiten diferentes renovaciones efectivas. Con una tasa de renovación pequeña, se renuevan principalmente edificios, donde las medidas favorables pueden lograr grandes ahorros. Con una alta tasa de renovación, los edificios con una mayor calidad térmica también se están renovando cada vez más y su energía de calefacción ahorrada es menor en comparación. El escenario base detrás de los diferentes escenarios es el escenario de referencia que se describe en la siguiente parte.

"referencia": Las políticas de eficiencia actuales siguen vigentes y se implementan de manera efectiva. Asumimos que, en general, los propietarios de edificios y los profesionales cumplen con los instrumentos regulatorios como los códigos de construcción. Siguen existiendo diferencias nacionales en la intensidad de las políticas. Por lo tanto, la intensidad de la política indica cualitativamente el rango de ambición política en diferentes países. La combinación de políticas de eficiencia energética corresponde a los paquetes actuales en vigor, que en la mayoría de los países es una combinación de enfoques regulatorios (códigos de construcción, definiciones de edificios de energía casi nula (nZEB), obligación de RES-H), apoyo económico (subsidios para la rehabilitación de edificios) y fiscalidad energética. Las principales fuentes de las políticas implementadas son la base de datos Mure (www.measures-odyssee-mure.eu/) y los proyectos ENTRANZE (www.entranze.eu/) y Zebra2020 (www.zebra2020.eu/). Si bien el escenario no considera una mejora tecnológica sólida ni obligaciones vinculantes de eficiencia energética, existen políticas ambiciosas para fomentar las energías renovables. Esto se ha implementado sobre la base de cuotas obligatorias de energía renovable en el nivel de los edificios individuales.

Precios de la energía: los precios de la energía aumentan moderadamente según el escenario de referencia de la UE de 2016 (https://ec.europa.eu/energy/en/data-analysis/energy-modelling).

Desarrollo tecnológico: El aprendizaje tecnológico asumido es muy bajo y los costos de las tecnologías de calefacción / refrigeración eficientes y renovables disminuyen solo ligeramente.

Resumen cualitativo de los supuestos de política:

  • Intensidad de la política para RES-H: alta
  • Intensidad de la política para la eficiencia de los edificios: baja
  • Intensidad de la política de calefacción urbana: media
  • Precios de la energía: bajos
  • Desarrollo tecnológico: bajo

Resultados: La demanda total de energía final para calefacción, agua caliente, refrigeración y energía auxiliar en la EU-28 asciende a aproximadamente 3850 TWh para todas las tasas de renovación en 2015 y disminuye a 2800 TWh a 2250 TWh en 2050, dependiendo de la tasa de renovación.

EU-28:

Figura: Demanda final de energía en la EU-28 de 2015 a 2050 para diferentes tasas de renovación

Los siguientes seis gráficos representan el desarrollo de la demanda de energía final para calefacción, refrigeración y preparación de agua caliente sanitaria para los estados miembros individuales de la UE.

DE, FR, GB, IT y PL:

Figura: Demanda final de energía en DE, FR, GB, IT y PL para 2015 y 2050 con diferentes tasas de renovación

Figura: Porción de la demanda de energía final en 2050 para DE, FR, GB, IT y PL en relación con 2015

NL, ES, BE, SE, CZ, HU, AT, RO, FI, DK y GK:

Figura: Demanda de energía final en NL, ES, BE, SE, CZ, HU, AT, RO, FI, DK y GK para 2015 y 2050 con diferentes tasas de renovación

Figura: Porción de la demanda de energía final en 2050 para NL, ES, BE, SE, CZ, HU, AT, RO, FI, DK y GK en relación con 2015

SK, IE, PT, HR, BG, LT, LV, SI, EE, LU, CY y MT:

Figura: Demanda de energía final en SK, IE, PT, HR, BG, LT, LV, SI, EE, LU, CY y MT para 2015 y 2050 con diferentes tasas de renovación

Figura: Porción de la demanda de energía final en 2050 para SK, IE, PT, HR, BG, LT, LV, SI, EE, LU, CY y MT en relación con 2015

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Repositorio de GitHub de este módulo de cálculo

Aquí obtiene el desarrollo de vanguardia para este módulo de cálculo.

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Ejecución de muestra

Aquí, el módulo de cálculo se ejecuta para el estudio de caso de Viena, Austria. Primero, use la barra "Ir al lugar" para navegar a Viena y seleccionar la ciudad. Haga clic en el botón "Capas" para abrir la ventana "Capas" y luego haga clic en la pestaña "MÓDULO DE CÁLCULO". En la lista de módulos de cálculo, seleccione "CM - Proyección de demanda".

Prueba de funcionamiento: valores de entrada predeterminados

Los valores de entrada predeterminados generan un mapa de densidad de demanda de calor para 2017. Estos valores deben considerarse solo como punto de partida. Es posible que deba establecer valores por debajo o por encima de los valores predeterminados teniendo en cuenta consideraciones locales adicionales. El escenario utilizado también tiene un fuerte efecto en la producción. Por lo tanto, el usuario debe adaptar estos valores para encontrar la mejor combinación de entradas para su caso de estudio.

Para ejecutar el módulo de cálculo, siga los siguientes pasos:

  • Asigne un nombre a la sesión de ejecución (opcional) y configure los parámetros de entrada (aquí, se usaron los valores predeterminados) y luego presione “RUN CM” al final de la entrada CM.
  • Espere hasta que finalice el proceso.
  • Puede ver inmediatamente que el mapa de densidad de calor se ha agregado al mapa. Como resultado, los indicadores se muestran en la ventana "RESULTADOS" y en el mapa se muestran el nuevo mapa de densidad de calor y la superficie bruta del suelo.

Figura: Proyección de la demanda después de ejecutar con el parámetro predeterminado

  • Además, también se generan dos diagramas. El primero muestra la superficie bruta de suelo climatizada para diferentes periodos de construcción. El segundo diagrama ilustra el consumo de energía para calefacción y agua caliente sanitaria también dividido para diferentes períodos de construcción.

Figura: Proyección de demanda después de ejecutar con un parámetro predeterminado, cambiar a gráficos

  • Después de ejecutar el cálculo y cerrar el módulo de cálculo, se pueden encontrar dos nuevas capas en la parte inferior de la lista Capas. Por un lado el nuevo mapa de densidad de calefacción y por otro lado el nuevo mapa de superficie bruta de suelo. Si desea guardarlos y usarlos en otros cálculos, debe descargarlos y cargarlos nuevamente.

Figura: Proyección de la demanda después de ejecutar con un parámetro predeterminado, cambiar a capas de resultados

Como se mencionó anteriormente, puede ser necesario ajustar los parámetros de entrada a la propia situación de los datos o verificar las sensibilidades.

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Cómo citar

Andreas Müller y Marcus Hummel, en Hotmaps-Wiki, CM-Demand-projection (octubre de 2019)

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Autores y revisores

Esta página fue escrita por Andreas Müller, Marcus Hummel, Giulia Conforto y David Schmidinger ( e-think ).

☑ Esta página fue revisada por Mostafa Fallahnejad ( EEG - TU Wien ).

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Licencia

Copyright © 2016-2020: Andreas Müller y Marcus Hummel

Licencia internacional Creative Commons Attribution 4.0

Esta obra está autorizada bajo una licencia internacional Creative Commons CC BY 4.0.

Identificador de licencia SPDX: CC-BY-4.0

Texto de licencia: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html

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Reconocimiento

Nos gustaría transmitir nuestro más profundo agradecimiento al Proyecto Hotmaps Horizon 2020 (Acuerdo de subvención número 723677), que proporcionó los fondos para llevar a cabo la presente investigación.

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