SIMULACIÓN DINÁMICA DEL COMPORTAMIENTO TÉRMICO DE UNA COOPERATIVA DE VIVIENDAS EN VALPARAÍSO DESDE LA PERSPECTIVA DE LA POBREZA ENERGÉTICA

Abstract

Según la Agencia Internacional de Energía (IEA), más de 1.400 millones de personas no cuentan conacceso a electricidad y cerca del 40% de la población mundial (principalmente en sectores rurales) utilizabiomasa (madera, desechos agrícolas, estiércol, etc.) de manera insegura, insalubre y no sustentable para lacocción de sus alimentos. La dimensión humana de este problema se manifiesta, por ejemplo, en que miles defamilias en todo el mundo rigen sus días exclusivamente por la luz solar, pues al no contar con la iluminaciónnecesaria, deben leer a la luz de las velas, no pueden refrigerar sus alimentos o no pueden mantener sushogares a una temperatura adecuada.La relevancia de la escasez y falta de recursos energéticos para las familias se ha agrupado en unconcepto denominado pobreza energética y que hace referencia a un nivel de consumo energético quees insuficiente para satisfacer ciertas necesidades básicas. El concepto de pobreza energética es amplio yrelativo, ya que ciertas variables adquieren mayor o menor relevancia dependiendo del territorio donde se estéobservando (Scarpellini et al., 2015). García-Ochoa y Graizbord (2016) propone un índice multidimensionalllamado “Pobreza energética en el hogar” y establece que: “un hogar se encuentra en pobreza energéticacuando las personas que lo habitan no satisfacen las necesidades de energía absolutas, las cuales estánrelacionadas con una serie de satisfactores y bienes económicos que son considerados esenciales, en un lugary tiempo determinados, de acuerdo a las convenciones sociales y culturales”.Uno de los puntos de interés para este trabajo, radica en los aspectos de confort térmico en el hogar ysu relación con los requerimientos de energía asociados a la satisfacción de las necesidades de energía decalefacción. Para el confort térmico en el hogar, es la temperatura del aire en el interior la que ha sido elprincipal foco de estudio para el bienestar de las personas y el principal factor de bienestar térmico para unavivienda en este estudio.Para apoyar el estudio del consumo energético, en particular el de calefacción, se desarrolló un modelode simulación dinámico usando TRNSYS para obtener la cantidad de energía necesaria para satisfacer unatemperatura fija de 18°C. Para ello se utilizaron las capacidades de la simulación dinámica de TRNSYS,bajo condiciones meteorológicas reales y tomando en cuenta las interacciones en la transferencia de calorentre viviendas al modelar un conjunto de ocho hogares (cooperativa de viviendas) en lugar de sólo uno. Elmodelo es realizado usando el complemento TRNSYS3D en el software Google Sketchup y exportadas parasu edición en TRNBUILD, donde se ha ingresado la información necesaria para la simulación.Los resultados de la simulación muestran un consumo anual promedio de 5.300 kWh, con un rangoque varía de 3.850 kWh a 7.285 kWh. Esto es equivalente a un consumo anual promedio de 88 kWh/m2, conun rango entre 65 kWh/m2 a 119 kWh/m2. La modelación grupal permite detectar la diferencia en consumode energía para calefacción dentro del mismo conjunto de casas, elemento de interés a la hora de evaluarenergéticamente una vivienda. En la demanda mensual se observa que el 91% del consumo se concentraentre abril y octubre, mientras que el consumo durante los meses de invierno (junio, julio, agosto) concentrael 38% del consumo anual.Los costos asociados al nivel de energía dependen del tipo de combustible y al rendimiento delos equipos de calefacción. Tomando en cuenta los principales combustibles para calefacción residencialen Chile, se ha optado por analizar la leña, el gas licuado de petróleo y la electricidad. Dentro de lasalternativas analizadas, la leña es el medio más económico al presentar un costo anual promedio por viviendade 293.000 pesos. El costo anual promedio para el gas licuado y la electricidad es 473.000 y 773.000pesos, respectivamente. Duramente los meses de invierno, el costo promedio mensual de la leña, el gas y laelectricidad alcanza los 52.000, 84.000 y 142.000 pesos chilenos, respectivamente.Además de los costos, se ha estudiado el nivel de emisión de contaminantes asociado a los equiposde calefacción de leña y gas licuado. El nivel de emisión asociado a la energía total de la cooperativa parala leña y el gas licuado es de 7.000 kilogramos y 8 kilogramos, respectivamente. Este valor corresponde ala suma de emisiones de material particulado fino (MP10 y MP2,5), monóxido de carbono (CO), dióxidode azufre (SO2), óxido de nitrógeno (NOx) y compuestos volátiles orgánicos (COV). Tomando en cuenta elvalor social asociado a la emisión de material particulado y el costo asociado en salud, la leña es cerca de 1000 veces más costosa que el gas licuado.Además, se ha realizado un análisis de sensibilidad para la temperatura de confort, la orientación delemplazamiento y las condiciones meteorológicas asociadas a la ciudad. Para el análisis de la temperatura,se evaluó la demanda de energía entre 16°C y 20°C, con saltos de 1°C. Los resultados muestran que variarla temperatura del aire interior implica un aumento o disminución promedio de 30% en el consumo deenergía. Por otro lado, la orientación del emplazamiento con respecto a la ubicación actual puede generarhasta un 7% de disminución en el consumo de energía cuando las superficies más expuestas (o con mayorsuperficie de ventanas) se orientan directamente al sol. Finalmente, la simulación realizada en las ciudades deAntofagasta, Santiago y Concepción, arrojan un consumo total de la cooperativa de 15.591, 61.381 y 73.996kWh al año, respectivamente. Esto representa una variación con respecto a Valparaíso de -63 %, 45% y 74 %,respectivamente.