Energy Management at the district level: a case study of Västervik, Sweden

Abstract

[ES] Las emisiones contaminantes a nivel mundial llevan aumentando desde el inicio de su registro. Según The Global Carbon Project ( Global Carbon Project, 2021), más del 50% de éstas fueron emitidas a partir de los 90s, es decir, en apenas 30 años. Es por esto por lo que durante los últimos años se ha tratado de transicionar a una producción energética más renovable, en la cual el uso de paneles fotovoltaicos tiene cada vez más importancia. Por su parte, las ciudades son las responsables de aproximadamente el 60% de las emisiones a nivel mundial, consumiendo el 78% de la producción energética y ocupando únicamente el 2% de la superficie terrestre (United Nations - Climate Action , 2020). Por consiguiente, el uso de los propios edificios para producir energía utilizando paneles fotovoltaicos es una tendencia que está al alza. Con el objetivo de obtener una estimación de cuanto puede producir una instalación fotovoltaica en un edificio se pueden utilizar diversos métodos: Por ejemplo, en 2010 se realizó un estudio en Andalucía, España (J. Ordóñez, 2010), en el que se estimaba el potencial solar en función el área disponible en los tejados de los edificios y de los habitantes. Otro estudio interesante se basa en la creación de imágenes 3D y a partir de ellas evaluar en espacio disponible y mediante softwares como Solar Monkey (SM) y Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS) evaluar el potencial solar (Ziar, 2020). A lo largo de este proyecto se evaluarán diversos métodos para evaluar el potencial solar de una ciudad, basando el estudio en la ciudad sueca de Västervik pero con el objetivo de obtener una metodología aplicable a cualquier otra ciudad. En primer lugar, se realizará una literature review sobre proyectos ya existentes, así como del mercado energético en Suecia y el papel de las energías renovables en este país. Después se elegirá el método y los programas más apropiados para el estudio deseado y finalmente se aplicará dicho método a Västervik, obteniendo así el potencial solar que tiene la ciudad. Dentro de los programas evaluados se tienen Solar Monkey (SM), Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS) y HOMER Pro entre otros, así como diferentes fuentes de información de las condiciones climáticas. También, gracias a la colaboración de Västervik Miljö och Energi (Västervik Miljö och Energi, 2022), se tienen los datos de la demanda de diferentes edificios comerciales, educativos y residenciales que se utilizarán para compararla con la producción teórica de la instalación fotovoltaica. Por otro lado, Västervik es una ciudad vacacional veraniega, por lo que las viviendas no habitadas en los meses de invierno pueden ser estudiadas para ser utilizadas como únicamente productoras de energía.

[EN] Greenhouse emissions worldwide have been increasing since the beginning of their registration. According to The Global Carbon Project (Global Carbon Project, 2021), more than 50% of these were emitted from the 90s, that is, in just 30 years. This is why there has been an attempt to transition to more renewable energy production in recent years, in which the use of photovoltaic panels is increasingly important. Also, cities are responsible for approximately 60% of global emissions, consuming 78% of energy production and occupying only 2% of the earth's surface (United Nations - Climate Action, 2020). Therefore, using the buildings themselves to produce energy using photovoltaic panels is a trend on the rise. To estimate how much a photovoltaic installation can produce in a building, various methods can be used: For example, in 2010, a study was carried out in Andalusia, Spain (J. Ordóñez, 2010), in which the solar potential based on the area available on the roofs of buildings and inhabitants. Another interesting study is based on the creation of 3D images and, from them, evaluating the available space and using software such as Solar Monkey (SM) and Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS) to assess the solar potential (Ziar, 2020). Throughout this project, various methods will be evaluated to assess the solar potential of a city, basing the study on the Swedish city of Västervik but to obtain a methodology applicable to any other city. In the first place, a literature review will be carried out on existing projects, the energy market in Sweden, and the role of renewable energies in this country. Then the most appropriate method and programs for the desired study will be chosen, and finally, the method will be applied to Västervik, thus obtaining the city's solar potential. Among the programs evaluated are Solar Monkey (SM), Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS), HOMER Pro, among others, and different sources of information on climatic conditions. Also, thanks to the collaboration of Västervik Miljö och Energi (Västervik Miljö och Energi, 2022), there is data of the demand of different commercial, educational and residential buildings that will be used to compare it with the theoretical production of the photovoltaic installation. On the other hand, Västervik is a summer vacation town, so the houses not inhabited in the winter months can be studied to be used as energy producers only.