Energy Flexibility of Buildings: Comparative Study of the Present and Future load management Potential of multi-family Buildings in Northern and Southern Europe, with Focus on the storage Capacity of their thermal Mass

• Autores: Manuel de Borja Torrejón
• Directores de la Tesis: Ángel Luis León Rodríguez (dir. tes.), Thomas Auer (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2025
• Idioma: español
• Número de páginas: 209
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  • Tesis en acceso abierto en: Idus
• Resumen

  • Esta tesis doctoral explora los potenciales de Flexibilidad Energética – capacidad de adaptar el consumo de energía – de edificios residenciales, vinculados al aprovechamiento de la electrificación de la demanda térmica y el uso de la capacidad de almacenamiento energético de la masa térmica. Utilizando como casos de estudio el parque de edificios multifamiliares de Múnich (clima continental) y Sevilla (clima Mediterráneo), se examina el impacto del cambio climático, las transformaciones de eficiencia energética de los edificios y las bandas de confort térmico, sobre dichos potenciales de Flexibilidad Energética.

    Los resultados confirman los considerables potenciales de Flexibilidad Energética asociados con la demanda de calefacción en Alemania documentados en literatura, y revelan que el calentamiento global podría tener un efecto más pronunciado en la evolución de los potenciales de Flexibilidad Energética en el sur de Europa. Los cambios en la demanda energética y en las capacidades térmicas instaladas de los sistemas de calefacción y refrigeración, derivados de los perfiles climáticos futuros, conducen a reducciones en los potenciales asociados al indicador de Flexibilidad Energética denominado Variación de Energía (Energy Variation) – diferencia entre la demanda energética en un modo de operación flexible y en uno estándar – para Múnich (entre 2% y 10%) y Sevilla (entre 11% y 50%), aunque Sevilla muestra aumentos para las estrategias de Flexibilidad Energética basadas en activación de calefacción a corto plazo y desactivación de refrigeración (de 38% y 55%, respectivamente).

    Las mejoras en eficiencia energética de los edificios afectan de manera variable a los potenciales de Flexibilidad Energética. La transformación del parque residencial hacia un nivel de eficiencia muy alto –con una amplia mayoría de edificios de consumo casi nulo, tales como edificios tipo Casa Pasiva (Passive House) – incrementa los valores de Variación de Energía relacionados con la refrigeración (hasta un 359% en Sevilla), pero reducen los niveles asociados con la calefacción (entre 35% y 88% en Sevilla y entre 20% y 76% en Múnich). En comparación, una trasformación hacia un nivel de eficiencia alto – combinando edificios de consumo casi nulo con otros de menor eficiencia, pero aun así de alto rendimiento, como los basados en normativas recientes – ofrece una estrategia equilibrada, mitigando las pérdidas de potenciales de Flexibilidad Energética relacionadas con calefacción, y preservando en gran medida mejoras en niveles asociados a refrigeración.

    Las bandas de confort basadas en teorías de confort adaptativo amplían los potenciales de Flexibilidad Energética relacionados con la refrigeración (hasta un 335% en Sevilla) bajo el contexto climático actual, pero pueden limitar las estrategias de Flexibilidad Energética basadas en la desactivación de los sistemas térmicos. Los escenarios futuros sugieren que estas reducciones de los potenciales de Flexibilidad Energética en Sevilla podrían compensarse mediante la implementación de sistemas de refrigeración con mayores potencias instaladas a las necesarias actualmente y la mejora de las envolventes térmicas de los edificios.

    Esta tesis doctoral resalta el papel de los edificios en la descarbonización de los sectores de la edificación y del sistema eléctrico, ofreciendo adicionalmente perspectivas sobre estrategias descentralizadas (edificios con alta eficiencia energética combinados con bandas de confort basadas en la teoría del confort adaptativo) y estrategias centralizadas (edificios de muy alta eficiencia combinados con bandas de confort basadas en la teoría del confort adaptativo) para aprovechar la Flexibilidad Energética. El conjunto de datos, herramientas y métodos desarrollados contribuyen a mejorar la comprensión de la dinámica de la Flexibilidad Energética, y apoyar la toma de decisiones para la transición energética de Europa.