EL MAPA DE CALOR COMO BASE DE PLANIFICACIÓN

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EL MAPA DE CALOR COMO BASE DE PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA
ADM160704.DOC JMR/si
EL MAPA DE CALOR COMO BASE DE PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA.
J.M.ª Roqueta 04/07/16
1. INTRODUCCIÓN.
Haber realizado un mapa de calor en España tiene consecuencias importantes, pues obliga
a pensar y a trabajar. Efectivamente, a través de un mapa se descubren diversos caminos a
seguir para alcanzar los puntos de nuestro destino. En el caso del mapa de calor, el destino
que se persigue es el ahorro de energía, ya que ha sido la Directiva de Eficiencia Energética
(2012/27/UE) la que nos ha obligado a desarrollar dicho mapa y sería imperdonable que no
se hiciera uso del mismo. Fig 1.
Pero ¿qué nos dice el mapa?
2. LA OFERTA Y DEMANDA DE ENERGÍA TÉRMICA SEGÚN EL MAPA DE CALOR.
El mapa nos indica en cada zona del territorio la “demanda de calor” (energía térmica) que
consumen las viviendas, los comercios y las industrias y también la “oferta de calor” o de
energía que podría aprovecharse adicionalmente y como recuperación térmica y de
subproductos que puedan producir combustibles.
a) Oferta de energía residual.
Se han evaluado las siguientes ofertas de ingeniería:

Los calores residuales no aprovechados o mal aprovechados de industrias grandes
consumidoras de calor a altas temperaturas, como cementeras, siderúrgicas, etc.
Este potencial se ha evaluado en 5.280 GWh/a de energía térmica.
1/10

El calor producido en instalaciones de incineración de residuos, que si bien puede
producir electricidad con un rendimiento relativamente bajo (25-30%) puede ser
aprovechado, en parte, en forma de calor con rendimientos del 90% en sistemas de
calefacción de distrito. El potencial se estima en 6.369 GWh/a.

También el mapa de calor sitúa todas las empresas municipales de depuración de
aguas residuales (EDAR´s) con el correspondiente “potencial” de producción de
biogás” que es aprovechable para autoproducción o cogeneración de electricidad, o
incluso como combustible para depurarlo y metanizarlo de forma que podría ser
introducido en las redes de gas natural. Se estima un potencial de 6.673 GWh/a en
biogás producible y aprovechable.

Se indican en cada área las energías renovables disponibles en forma de: biomasa
residual de actividades agrícolas o industriales, calores recuperables de origen
geotérmico y calor solar aprovechable para bajas temperaturas para uso en
climatización. Se ha detectado un potencial de 77.971 GWh/a.

También se ha estimado un potencial de 76.732 GWH/a de calor residual en
centrales térmicas.
Lógicamente, esta localización de energías residuales sobre el mapa es de interés para
evaluar posibilidades de ahorro de combustibles importados.
La oferta térmica puede estar alejada de los centros consumidores (tanto industriales,
como residenciales), por lo que los proyectos de su aprovechamiento suelen ser de
rentabilidad dudosa. Sin embargo, el potencial total 173 TWh/a es muy importante y
conviene estudiarlo, pues algunos aprovechamientos son evidentes y fáciles debido a su
proximidad a consumidores (biogás, plantas de valorización, etc.)
b) Las demandas térmicas.
Del mapa de calor se deducen y localizan las siguientes demandas de energía térmica:


Demanda sector residencial TWh/a
Demanda sector industrial
Total demanda energía térmica TWh/a
Calor
196
212
408
Frío
31
21
52
Total
227
233
469
La distribución de la demanda entre los diferentes sectores se puede ver en la Fig. 2.
De esta demanda son cogenerables del orden de unos 124 TWh/a (1) de energía térmica
(es decir, aproximadamente un tercio de la demanda total).
(1)
Se entiende por calor cogenerable la energía térmica que puede ser aportada por plantas de
cogeneración, con o sin considerar la postcombustión.
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3. EL MAPA COMO INSTRUMENTO DE PLANIFICACIÓN DEL SECTOR ENERGÉTICO.
El mapa de calor aporta las demandas térmicas localizadas en la actualidad, así como las
ofertas de potencia eléctrica del sistema centralizado: plantas nucleares, térmicas, de
carbón, ciclos combinados, parques eólicos, así como la totalidad de las plantas de
cogeneración construidas desde los años 80 del pasado siglo.
Asimismo, se conoce la demanda eléctrica de los últimos años y las producciones del sistema
distribuido. De un análisis inmediato se deduce que:
a) El sistema eléctrico español está muy sobredimensionado en cuanto a su oferta y
respecto a la demanda actual, por lo que parece imprudente realizar nuevas plantas
productivas.
b) Sin embargo, conociendo las fechas de puesta en marcha de cada una de las centrales
eléctricas, nucleares y de carbón puede verse que el final de su vida útil (de los 40 años
para las que fueron diseñadas) está muy próximo: un 80% de las plantas térmicas y
nucleares deberán cerrarse o renovarse antes del 2025. (ver Fig. 3.).
c) Asimismo, las plantas de cogeneración en España se diseñaron siguiendo el RD
2366/1994 y la Directiva 2004/8/CE, en base a la demanda de calor útil. Por este motivo,
la mayor parte de estas plantas han quedado sobredimensionadas debido a los avances
conseguidos de eficiencia energética en los últimos 25 años. Muchas han cumplido entre
15 y 20 años y requieren su renovación y replantearse las exigencias de una eficiencia
energética superior a la actual, ya que también el sistema centralizado ha aumentado su
eficiencia y las exigencias medioambientales.
Por todo lo indicado, entre hoy y el 2025 una parte importante del sistema eléctrico deberá
renovarse.
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Es importante considerar que las grandes centrales de carbón y nucleares suelen estar
situadas en zonas alejadas de los consumidores, por lo tanto, su posible sustitución por
sistemas distribuidos recreará oportunidades para nueva cogeneración que además de
mayor eficiencia aporta más racionalidad y evita pérdidas al sistema eléctrico, que en España
suponen, en promedio, un 10% de la demanda total de electricidad.
La Directiva 2012/27/UE pretende el desarrollo de los sistemas distribuidos (cogeneración
y redes de DHC) para mejorar la eficiencia energética europea y obliga a su estudio en caso
de renovaciones de centrales eléctricas o de instalaciones térmicas, las informaciones del
mapa de calor permiten redefinir los proyectos a renovar o a recuperar en función de las
demandas actuales, de su ubicación y de la proximidad a centros consumidores.
4. OPORTUNIDADES DE PROYECTOS EFICIENTES Y ECONÓMICOS QUE OFRECE LA DEMANDA
DE ENERGÍA TÉRMICA AL SISTEMA ELÉCTRICO.
El mapa de calor ofrece oportunidades de proyectos eficientes, como son los proyectos de
cogeneración en industrias y servicios o residencias y sistemas de calor y frío en redes
urbanas o industriales, cuyas demandas térmicas están actualmente satisfechas con
sistemas cuyo rendimiento es menos eficiente y más contaminante. Su renovación por
sistemas distribuidos de alta eficiencia aportaría nuevos ahorros energéticos, ya que los
sistemas de cogeneración son ciertamente más eficientes que cualquier otra forma de
producir electricidad si simultáneamente se precisa calor aprovechable.
Es evidente que en los próximos 10 años el sistema eléctrico español debe renovarse
“sustancialmente” y adaptarse a las nuevas exigencias de la Unión Europea, tanto por
condicionantes tecnológicos, como medio-ambientales.
Estas modificaciones están ya en curso en otros estados miembros, como Alemania, países
nórdicos, etc. y en España ha habido un gran desarrollo de las energías renovables
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(básicamente eólica y solar), de forma que estas energías ya han alcanzado prácticamente
los objetivos previstos y al ser energías difícilmente adaptables a la demanda, no es
probable que el sistema admita mucha más capacidad de potencia de este tipo.
Por el contrario, la capacidad instalada de sistemas de cogeneración está actualmente muy
por debajo de sus posibilidades reales y de los objetivos previstos si la nueva cogeneración
se defiende en base a la existencia de potencial suficiente con elevada eficiencia y
capacidad competitiva dentro del sistema energético.
a) Suficiente potencial instalable con elevada eficiencia.
Ambos conceptos (potencial y eficiencia) están íntimamente ligados en el caso de
sistemas cogenerativos con el potencial de calor aprovechable a través de la expresión:
𝑅𝐺
𝐸 = [𝑅𝐸𝐸 ∗ [1 − (
)] ÷ (𝑅𝐺 − 𝑅𝐸𝐸)] ∗ 𝐻
𝑅𝑒𝑓 𝐻
Si consideramos un RG ≥ 75% (exigido por la Directiva Europea) los valores de la
electricidad cogenerable son directamente dependientes del REE exigidos por la
legislación española.
La Fig. 4 es indicativa del potencial de cogeneración de electricidad en función de la
demanda de calor cogenerable y del REE y RG exigibles.
Se puede deducir a título de ejemplo que si toda la demanda térmica identificada de
calor cogenerable (124 TWh/a) se pudiera cogenerar con un REE del 65% y un RG del
75% en promedio se podrían producir unos 134 TWh/a (124 x 1,083) de electricidad con
un coste de combustible marginal de 1,54 MWh PCI/MWhe.
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Esta producción permitiría sustituir el 50% de la demanda eléctrica española, lo cual es
muy superior al objetivo europeo que se sitúa en torno al 20% para la cogeneración,
pero demuestra la existencia en nuestro país de un potencial suficiente.
b) Los sistemas de
medioambientales.
cogeneración
aportan
ahorro
de
energía
y
ventajas
La Fig. 5 permite evaluar los ahorros de energía primaria en función de la energía
eléctrica cogenerada en bornes de usuario y de su eficiencia. Por ejemplo, por cada MWh
eléctrico generado con un REE del 65% se ahorran 0,779 MWh de gas si se sustituye
electricidad de ciclo combinado ó 1,064 MWh de carbón si la electricidad sustituida era
producida con este combustible y se incluyen en el cálculo las pérdidas de transporte y
distribución del sistema.
c) Capacidad competitiva.
La Fig. 6 trata de explicar la capacidad competitiva de la cogeneración en función de los
precios internacionales de los combustibles (gas y carbón) y del coste de las emisiones
de CO2. Ambos valores son útiles para un análisis coste/beneficio que permita decidir a
nivel de estado la conveniencia de invertir en sistemas distribuidos.
Los sistemas de cogeneración eficientes pueden competir marginalmente con la
electricidad de plantas de carbón a partir de un precio de CO2 menor de 10 €/Tn, cuando
las previsiones de futuro han apuntado a 20 €/Tn e incluso a 40 €/T. La economía de
ciclos combinados superaría a la del carbón con un precio del CO2 del orden de 30 €/Tn.
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d) La cogeneración se fundamenta en la necesidad de calor y en el autoconsumo.
Los sistemas de cogeneración son imprescindibles para producir calor en forma segura
y adecuada a procesos industriales y en sistemas de climatización que, en el sector
residencial, invernaderos y otras aplicaciones no pueden ser abordados por energías
renovables de tipo eólico y solar. En este sentido, la cogeneración tiene también grandes
posibilidades de competitividad.
El análisis anterior, sin pretender ser exacto está basado en comparar sistemas
centralizados con sistemas distribuidos. Así, mientras los REE son parámetros
intrínsecos de cada planta, comparables con los rendimientos de referencia en bornes
de las centrales del sistema (BC), los cálculos realizados de emisiones, costes y ahorros
de energía primaria se contabilizan en bornes de usuario (BU) considerando unas
pérdidas de transmisión del 10 y del 6% según los casos.
La consideración de que las energías cogeneradas son esencialmente
AUTOCONSUMIDAS es de importancia capital para evaluar la eficiencia y el ahorro de
energía primaria de estos sistemas.
e) Propuesta de objetivos de cogeneración.
Del análisis realizado se deduce que proponer como objetivo la producción de 50 TWh/a
de electricidad cogenerada no es en absoluto exagerado, ya que representaría tan solo
el 20% del total de la electricidad consumida en España, que está en línea con los
objetivos de la Directiva Europea y por debajo del objetivo alemán de alcanzar un 25%.
Con esta producción se podrían renovar y sustituir la práctica totalidad de las plantas
de carbón y la mitad de la cogeneración construida desde los años 80, mejorando
sensiblemente la eficiencia energética y medioambiental de nuestro sistema eléctrico.
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También parece asegurada la eficiencia económica de los sistemas de cogeneración que
permitirá competir con las plantas de carbón, si se tiene en cuenta un precio razonable
de CO2.
Los ahorros de energía primaria a nivel de país justifican apoyos sustanciales a la
electricidad de cogeneración generada con elevada eficiencia.
5. CONCLUSIONES Y CONSECUENCIAS DEL MAPA DE CALOR.
Como conclusiones de los estudios realizados podemos destacar:
1.º La Directiva de Eficiencia Energética OBLIGA a estudiar prioritariamente la viabilidad de
la cogeneración y sistemas distribuidos en el caso de renovar o instalar una central
térmica para producción de calor, electricidad o ambas formas energéticas de más de
20 MWt,.
2.º En el Sistema Eléctrico Español, prácticamente la totalidad de plantas de generación
térmica a partir de carbón y nucleares cumplirán, antes del año 2025 los 40 años de vida
útil y, por lo tanto, requerirán su sustitución o renovación, dejando espacio para nuevos
sistemas distribuidos y una oportunidad de inversión para las empresas del sector
energético.
3.º Estamos seguros que en el actual contexto económico y de abundancia de reservas de
gas natural a precios competitivos, la cogeneración asegurará una eficiencia económica
por encima de otras tecnologías competitivas si valorizamos, además de la eficiencia
intrínseca y ahorro de pérdidas en las redes, la seguridad de suministro que aporta por
encima de las energías renovables (eólicas y solares).
4.º Adicionalmente a su competitividad económica, el hecho que por DEFINICIÓN la
cogeneración es el sistema de generación distribuida por excelencia, además de su
mejor eficiencia productiva, evita pérdidas de transmisión y evita, por lo tanto,
emisiones de gases de efecto invernadero.
5.º La coproducción de 50 TWh/a eléctricos en el sistema distribuido con un rendimiento
eléctrico equivalente del 65% utilizando gas natural ahorraría una cantidad de energía
primaria de entre 30 y 50 TWh/a y adicionalmente unos 6 a 20 millones/año de Tn de
CO2 según que energía cogenerada con plantas de gas natural sustituya a plantas de
ciclos combinados a gas o a plantas de carbón.
6.º No cabe duda de que, tanto en España, como en otros países, el combustible idóneo
para el sistema distribuido es el gas natural, que ha extendido redes en la práctica
totalidad del territorio. Si la electricidad a sustituir está fundamentalmente producida
con carbón o fuel óleo los sistemas de cogeneración aportan los mayores beneficios a
nivel país, incluso por encima de las aportadas por las energías renovables a igualdad de
potencia instalada, debido a un mayor número de horas de utilización.
7.º En la actualidad todas las empresas energéticas disponen de gas y electricidad y deberán
evaluar las soluciones descentralizadas para renovar las antiguas centrales térmicas y
nucleares.
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6. ACTUACIONES Y PROYECTOS A EMPRENDER.
Es urgente llevar a cabo una replanificación del Sistema Energético Español, basada en los
principios de la Directiva Europea de Eficiencia Energética y soportada por las informaciones
obtenidas a partir del mapa de calor. Para ello será necesario:
1.º Obligar al aprovechamiento de calores residuales, tanto de industrias, como de plantas
de incineración de residuos o de aprovechamiento de biomasas para el desarrollo de
sistemas de calefacción y refrigeración de distrito a imagen del desarrollado en el 22@
de BCN.
2.º Plantear la sustitución de al menos la mitad de la energía eléctrica producida por
plantas de carbón por sistemas de cogeneración de tipo industrial alimentadas con gas
natural.
3.º Obligar al pleno aprovechamiento de la capacidad de producción de biogás en plantas
municipales (EDAR´s) e industriales planteando incluso la penalización de su NO
aprovechamiento.
4.º Obligar a la renovación de las plantas de cogeneración que no alcancen las eficiencias
mínimas exigibles y fomentar la instalación de nuevas plantas.
7. REQUISITOS PREVIOS.
1.º Fijar con los departamentos gubernamentales un objetivo de 50 TWh/a de
cogeneración en el 2020.
2.º Implicar en el proceso de replanificación del sistema a las empresas del sector
energético centralizado.
3.º En coherencia con los objetivos revisar los sistemas impositivos. Mientras la Directiva
Europea apoya los sistemas de cogeneración en España los impuestos para el gas son
cuatro veces más altos si se destina a cogeneración que si sólo se destina a producir
calor.
4.º Eliminar los impuestos al biogás (de autoproducción) desligándolos con los del gas
natural. Actualmente se aplican impuestos si se utiliza el biogás y no si se desperdicia
(quemándolo en antorchas o simplemente dejándolo disipar en la atmósfera) y, sobre
todo, si se utiliza para producir (cogenerar) electricidad el impuesto es más elevado.
5.º Promover la autoproducción y el autoconsumo energético. Eliminar los impuestos al
autoconsumo eléctrico y a sistemas que aportan garantía de potencia, como la
cogeneración. Está claro que los peajes e impuestos al autoconsumo de la cogeneración
son contrarios a los preceptos de las Directivas Europeas.
9/10
6.º Eliminar otras barreras muy importantes, como:

El concepto de “rentabilidad razonable” y sustituirlo por “aportación compuesta de”: a
igualdad de servicios y valorando los beneficios aportados a nivel nacional, incluyendo,
no sólo los rendimientos de producción, sino los costes de las pérdidas de transporte y
distribución, así como el ahorro en emisiones de CO2.

Establecer un criterio de retribución de la energía excedentaria en función del punto
de entrega (Pool+ATR).

Restablecer un sistema de productor-consumidor basado en costes reales introducidos
al sistema en función del uso real que se haga del sistema centralizado como garantía
de potencia.
Barcelona, 04/07/2016
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