Development of methodologies for energy planning of urban districts with just energy transition perspective.

Abstract

[ES] El cambio climático se ha convertido en un desafío globalmente reconocido, que requiere una acción coordinada y decisiva a través de políticas robustas, inversiones en tecnologías limpias y cambios en los patrones de consumo y producción. En este contexto, la transición energética se destaca como una estrategia clave para mitigar los efectos del cambio climático, con las ciudades desempeñando un papel fundamental. Sin embargo, las diversas características socioeconómicas y espaciales de las ciudades presentan desafíos significativos para lograr una transición energética equitativa.

Dada la complejidad de los paisajes urbanos y la naturaleza descentralizada de la producción de energía renovable, ha surgido la necesidad de reevaluar las estrategias de planificación energética urbana, centrándose en los distritos urbanos como la unidad principal de análisis. Este enfoque permite que los sistemas colectivos optimicen el espacio disponible de manera más efectiva.

Esta tesis doctoral propone metodologías para la planificación energética en ciudades y a escala distrital que apoyen acciones dirigidas no solo a objetivos de descarbonización, sino también a metas de inclusión social, para asegurar una transición energética inclusiva, centrándose en Valencia como caso de estudio. La investigación comienza con una metodología de toma de decisiones multicriterio para priorizar distritos para su transformación en Distritos de Energía Positiva (PEDs). Posteriormente, se formula una metodología de planificación para PEDs y se aplica a los Frentes Marítimos Urbanos (UWF), considerando su potencial y los resultados de la priorización previa.

La metodología para la planificación de PEDs en UWF sugiere que las acciones propuestas se basen en objetivos establecidos y un análisis DAFO. La inclusión social debe hacerse explícita para un distrito residencial; de lo contrario, no se logrará solo con los objetivos de descarbonización. Al proponer una metodología de selección multicriterio similar a la primera, se pretende analizar los cambios en la selección de acciones para la descarbonización cuando se consideran solo los criterios de descarbonización o los criterios de género, junto con la diversidad de experiencia entre los tomadores de decisiones. Finalmente, para ilustrar cómo implementar estrategias específicas para una descarbonización inclusiva, se esboza una propuesta para contribuir a fomentar el autoconsumo compartido de electricidad fotovoltaica en entornos urbanos mientras se mitiga la pobreza energética.

Los resultados de esta tesis destacan la necesidad de seguir avanzando en el desarrollo de metodologías que aborden no solo los desafíos técnicos y ambientales de las transiciones energéticas urbanas, sino que también aseguren que estas transiciones sean socialmente inclusivas. A través de una estrecha colaboración con actores locales y responsables políticos, es posible desarrollar y aplicar metodologías que apoyen los objetivos más amplios de planificación urbana de una ciudad. Esta tesis subraya el valor de integrar la investigación académica con los desafíos urbanos del mundo real para ayudar a guiar la transición de la ciudad hacia un futuro más sostenible y equitativo.

[CA] El canvi climàtic s'ha convertit en un desafiament globalment reconegut, que requereix una acció coordinada i decisiva a través de polítiques robustes, inversions en tecnologies netes i canvis en els patrons de consum i producció. En aquest context, la transició energètica es destaca com una estratègia clau per mitigar els efectes del canvi climàtic, amb les ciutats jugant un paper fonamental. No obstant això, les diverses característiques socioeconòmiques i espacials de les ciutats presenten desafiaments significatius per aconseguir una transició energètica equitativa.

Donada la complexitat dels paisatges urbans i la naturalesa descentralitzada de la producció d'energia renovable, ha sorgit la necessitat de reavaluar les estratègies de planificació energètica urbana, centrant-se en els districtes urbans com a unitat principal d'anàlisi. Aquest enfocament permet que els sistemes col·lectius optimitzen l'espai disponible de manera més efectiva.

Aquesta tesi doctoral proposa metodologies per a la planificació energètica en ciutats i a escala distrital que recolzen accions dirigides no només a objectius de descarbonització, sinó també a fites d'inclusió social, per assegurar una transició energètica inclusiva, centrant-se en València com a cas d'estudi. La investigació comença amb una metodologia de presa de decisions multicriteri per prioritzar districtes per a la seua transformació en Districtes d'Energia Positiva (PEDs). Posteriorment, es formula una metodologia de planificació per a PEDs i s'aplica als Fronts Marítims Urbans (UWF), considerant el seu potencial i els resultats de la priorització prèvia.

La metodologia per a la planificació de PEDs en UWF suggereix que les accions proposades es basen en objectius establerts i una anàlisi DAFO. La inclusió social s'ha de fer explícita per a un districte residencial; en cas contrari, no s'aconseguirà només amb els objectius de descarbonització. En proposar una metodologia de selecció multicriteri similar a la primera, es pretén analitzar els canvis en la selecció d'accions per a la descarbonització quan es consideren només els criteris de descarbonització o els criteris de gènere, juntament amb la diversitat d'experiència entre els prenedors de decisions. Finalment, per a il·lustrar com implementar estratègies específiques per a una descarbonització inclusiva, s'esbossa una proposta per a contribuir a fomentar l'autoconsum compartit d'electricitat fotovoltaica en entorns urbans mentre es mitiga la pobresa energètica.

Els resultats d'aquesta tesi destaquen la necessitat de continuar avançant en el desenvolupament de metodologies que aborden no només els desafiaments tècnics i ambientals de les transicions energètiques urbanes, sinó que també asseguren que aquestes transicions siguen socialment inclusives. A través d'una estreta col·laboració amb actors locals i responsables polítics, és possible desenvolupar i aplicar metodologies que recolzen els objectius més amplis de planificació urbana d'una ciutat. Aquesta tesi subratlla el valor d'integrar la investigació acadèmica amb els desafiaments urbans del món real per ajudar a guiar la transició de la ciutat cap a un futur més sostenible i equitatiu.

[EN] Climate change has emerged as a globally acknowledged challenge, necessitating coordinated and decisive action through robust policies, investments in clean technologies, and shifts in consumption and production patterns. Within this context, the energy transition stands out as a key strategy to mitigate the effects of climate change, with cities playing a fundamental role. However, cities' diverse socio-economic and spatial characteristics present significant challenges to achieving an equitable energy transition.

Given the complexity of urban landscapes and the decentralised nature of renewable energy production, there has been a growing need to reevaluate urban energy planning strategies, focusing on urban districts as the primary unit of analysis. This approach enables collective systems to optimise the available space more effectively.

This doctoral thesis proposes methodologies for energy planning in cities and at the district scale that support actions targeting not only decarbonisation objectives but also social inclusion goals, to ensure an inclusive energy transition, focusing on Valencia as a case study. The research begins a multi-criteria decision-making methodology to prioritise districts for transformation into (Positive energy districts) PEDs. Subsequently, a PED planning methodology is formulated and applied to Urban Waterfronts (UWF), considering their potential and the results of the previous prioritisation.

The methodology for PED planning in UWF suggests that the proposed actions be based on established objectives and a Strengths, Weaknesses, Opportunities, and Threats (SWOT) analysis. Social inclusion must be made explicit for a residential district; otherwise, it will not occur based solely on decarbonisation objectives. By proposing a multi-criteria selection methodology similar to the first one, we aim to analyse changes in the selection of actions for decarbonisation when considering only decarbonisation criteria or gender criteria, along with the diversity of expertise among decision-makers. Finally, to illustrate how to implement specific strategies for inclusive decarbonisation, a proposal to contribute to fostering urban shared self-consumption of photovoltaic electricity while mitigating energy poverty is outlined.

The findings of this thesis highlight the need to continue advancing in the development of methodologies that not only address the technical and environmental challenges of urban energy transitions but also ensure that these transitions are socially inclusive. Through close collaboration with local stakeholders and policymakers, it is possible to develop and apply methodologies that support a city's broader urban planning goals. This thesis underscores the value of integrating academic research with real-world urban challenges to help guide the city's transition toward a more sustainable and equitable future.