Modelización de los modelos de energía, agua y emisiones, para poder aplicar estrategias de eficiencia energética en establecimientos hoteleros de las islas Canarias

Abstract

La investigación sobre la reducción de consumos energéticos, emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y la huella del carbono en los edificios turísticos de alojamiento, se puede considerar que se ha hecho casi imprescindible, debido a las normativas de sostenibilidad energética, medioambientales y a los requisitos de los diferentes turoperadores. En la actualidad, con un promedio de 15.000 hoteles operativos en España, los edificios en los que se ubican estos establecimientos se han de encaminarse hacia su reestructuración a corto o medio plazo, para conseguir la meta de crear hoteles y edificios de energía cero (ZEB) o casi cero (nZEB), y poder seguir con su actividad productiva de forma sostenible, cumpliendo con los requerimientos actuales y futuros impuestos por las diferentes organizaciones e instituciones. La realización de este estudio de investigación se ha considerado necesario, para conseguir que los edificios hoteleros actuales tengan una referencia sobre las técnicas más apropiadas para obtener pronósticos para poder reducir sus consumos energéticos y de emisiones actuales y futuras. Esta investigación se ha centrado en los establecimientos turísticos de las islas Canarias, un destino cuyo equilibrio entre sostenibilidad y turismo se hace imprescindible para poder seguir manteniendo el alto valor ecológico y medioambiental de este destino. Inicialmente se ha buscado definir un modelo de pronóstico matemático para el cálculo de los consumos de los diferentes suministros de los hoteles, que sea aplicable a cualquier establecimiento que se quiera investigar, y cuyas predicciones obtenidas sean válidas para los estudios de reducción de consumos o emisiones que se quieran adoptar. Se comienza por la investigación de los consumos de agua en hoteles de categoría 4 y 5 estrellas, comprobando que dichos consumos se corresponden con una función de regresión potencial, en la mayor parte de los casos, respecto de la variable de ocupación diaria de clientes. Para confirmar este método de cálculo para los pronósticos de consumos, se prueba también sobre todos los suministros de un grupo de hoteles de 4 estrellas, para la energía total, la electricidad y el agua, comprobando nuevamente que, mediante un modelo de regresión potencial, se consiguen unos coeficientes de correlación muy altos respecto de la variable estudiada de la ocupación diaria. Con estos resultados se puede afirmar, que los modelos regresivos son de gran utilidad para comprobar y pronosticar los consumos de los suministros de un hotel o grupo de hoteles con características similares. El siguiente paso fue comprobar las emisiones producidas por la energía y el agua, de un grupo de hoteles de categorías 3, 4 y 5 estrellas, que son los que reciben cerca del 95% de las estancias turísticas hoteleras de las islas Canarias, por lo cual, sobre estos establecimientos son los que hay que centrar las acciones a desarrollar e implantar de eficiencia energética. Con los diferentes factores de emisión de los suministros energéticos, se comprobó la huella del carbono de alcance 1 y 2 de la energía utilizada, observando la importancia de la electricidad en las emisiones totales de los complejos, que representan el 83% del total, pero corresponden sólo al 58% de la energía consumida, siendo este tipo de energía la principal a considerar su reducción para disminuir las emisiones de los edificios actuales. Estas emisiones se comprueban que son casi tres veces superiores que las producidas en hoteles de España peninsular, a igualdad de consumos. Sobre estos mismos edificios también se estudió la huella del carbono de la producción de agua industrial para sus consumos propios, mediante desaladoras locales situadas en los establecimientos, o por suministros externos con desaladoras centralizadas, comparando los resultados obtenidos con las emisiones que se generarían para el mismo consumo en hoteles de la península. Se evidencia como las desaladoras locales generan una menor huella del carbono que las producidas por los sistemas centralizados. También se observa que nuevamente las emisiones del suministro de agua son mucho menores en la península, siendo un 88,7% inferiores en la península que, en las islas orientales de Canarias, para el modelo de suministro externo centralizado. En este estudio, también se demuestra que la categoría de los hoteles influye de forma importante en los consumos y las emisiones finales, siendo éstas, cerca del doble en los hoteles de 5 estrellas que de los de 3 estrellas. El destino de Canarias muestra una importante cantidad de piscinas en los establecimientos hoteleros, por lo cual, se estudian las necesidades de agua para el mantenimiento de las mismas, realizando los cálculos de pronóstico de consumos de agua y de huella del carbono debidos a la generación de ésta. Basándose en los datos de consumos obtenidos de 42 piscinas de 14 establecimientos turísticos, se ha realizado un cálculo para el conjunto de todas las piscinas turísticas de Canarias, para obtener una estimación de las necesidades hídricas para mantener todas las piscinas del archipiélago. Se demuestra que la variable del volumen de las piscinas es el principal factor para el cálculo del consumo totales de agua en las piscinas. También se analizan las diferencias de consumos energéticos y huellas de carbono debida a la generación de agua en las diferentes islas del archipiélago, para los modelos de suministro local y centralizado por distribución mediante las redes de suministro actuales, demostrando que los modelos de producción locales son un 28% más eficientes que los centralizados, debido principalmente a las perdidas en las redes de suministro. Debido a la importancia de los consumos y gastos de los sistemas de calentamiento para el agua caliente sanitaria (ACS), se comprueba la viabilidad de utilizar equipos basados en bombas de calor de alta temperatura con disipación mediante aerotérmia, para reducir estos consumos y gastos económicos respecto de los sistemas basados en energías fósiles. Se realiza el estudio y seguimiento de dos instalaciones basadas en esta tecnología, donde se han conseguido un ahorro energético de más del 60% y un ahorro económico, en el gasto de energía del ACS, superior al 70% , comprobando también la rápida amortización de estos equipos. Una vez comprobada la importancia de la electricidad en los hoteles, así como la huella del carbono que este tipo de suministro genera en los mismos, se observa la necesidad de buscar modelos de generación eléctrica alternativa que estén basadas en energías renovables (EERR) para poder reducir la dependencia externa y la huella del carbono total del suministro eléctrico. El modelo de generación que se ha investigado es el basado en los sistemas de generación fotovoltaicos, desarrollando un modelo de cálculo de la generación y de la irradiación para zonas geográficas con escasez de datos. Demostrando la viabilidad de utilizar modelos matemáticos no lineales como el Box-Jenkins, más conocido como ARIMA, y el de las transformadas de Fourier, mediante los cálculos de pronósticos de producción de plantas solares fotovoltaicas. Finalmente como anexo a la investigación, se comparan las principales bases de datos de irradiación actuales respecto de los valores de generación obtenido de instalaciones en uso, generando un algoritmo de cálculo de irradiación para la zona geográfica de estudio y demostrando como los datos de la norma UNE 94003:2007 son con los que se obtienen unos pronósticos más acertados, respecto de la producción real de las plantas revisadas. Los resultados obtenidos en esta investigación han demostrado la posibilidad de aplicar un método eficaz para el cálculo de emisiones, consumos energéticos y consumos de agua en un establecimiento hotelero respecto de la variable de su ocupación. También se ha evidenciado la importancia de utilizar la generación de agua de forma local y no centralizada, debido a las grandes pérdidas en los sistemas de suministro. Se ha demostrado el valor del consumo de agua de las piscinas y su cuantía en el total del destino. También se ha avanzado en el estudio de los métodos de cálculo de pronósticos de la generación de electricidad en sistemas fotovoltaicos, mediante alternativas basadas en modelos matemáticos y en bases de datos.