T abajo de in de g ado
G ado en ingenie ía en ecnologías indus iales
Aplicación de da a science en el es udio del
impac o ambien al del uso de bombas de
calo en el sec o esidencial de Ba celona
MEMORIA
Au o /a: Miquel Edo Sánchez
Di ec o /a: Edwin Sami Pin o Maquilon
Con oca o ia: Ene o 2025
Escola Tècnica Supe io
d’Enginye ia Indus ial de Ba celona
Pág. 2 Memo ia
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 3
RESUM
El p esen documen mos a un es udi sob e l’impac e ambien al i econòmic de l’ús de les
bombes de calo en el sec o esidencial de Ba celona pe sa is e les demandes de
cale acció i e ige ació. L’es udi conside a con ínuamen dos escena is: anys his ò ics
(2014-2023) i anys u u s (2024-2026).
Les emissions associades a les bombes de calo depenen del consum elèc ic, l’o igen del
qual de e mina la pe jada de ca boni d’aques s sis emes. Amb aques objec iu, es ecullen
dades ho à ies his ò iques de 3 indicado s elaciona s amb la xa xa elèc ica i la se a
gene ació: emissions de CO2 (kgCO2/kWh), p eu de la elec ici a (€/kWh) i empe a u a
(ºC).
Seguidamen , amb l’ús del da a science, s’anali zen aques s indicado s i es gene en
models de p edicció u ili zan la llib e ia de machine lea ning XGBoos . Aques s models són
en ena s amb o es les dades his ò iques ecollides, i la se a alidesa s’a alua a a és de
di e ses mè iques d’e o . Els esul a s ob ingu s p esen en e o s poc ele a s i les
p ediccions segueixen sa is ac ò iamen la endència i e olució de les dades his ò iques.
Un cop anali za s els indicado s i ob ingu s els alo s ho a is u u s d’aques s, es
de e minen les demandes de cale acció i e ige ació mi jançan el mè ode g aus dia. Amb
aques es demandes, es calculen els consums que ind ien les bombes de calo pe cob i -
les. Aques ma eix p ocedimen s’aplica al conjun calde a de gas i ai e condiciona , amb
l’objec iu de con ex uali za els esul a s ob ingu s pe a les bombes de calo .
Finalmen , conside an els di e en s consums i els indicado s p è iamen anali za s, es
calculen de mane a ho à ia els kg de CO₂ emesos i el cos ho a i de les bombes de calo .
De mane a simila , es de e mina l’impac e ambien al i econòmic del conjun calde a de gas
i ai e condiciona .
Els esul a s ob ingu s mos en de mane a quan i a i a una no able educció de les
emissions de CO2 associades a les bombes de calo en els anys u u s espec e als anys
his ò ics en o es les anges ho à ies. Addicionalmen , des de la pe spec i a econòmica,
les p ojeccions u u es són ele ades, de mane a simila a les dels anys ecen s, com a
conseqüència de les decisions polí iques adop ades desp és de la pandèmia.
No obs an això, els esul a s econòmics i ambien als ob ingu s de les bombes de calo ,
an en els anys his ò ics com en els u u s, són mol in e io s als que eme ia el conjun
calde a de gas i ai e condiciona en les ma eixes condicions. Això posiciona les bombes
de calo com uns sis emes ene gè ics ideals pe al sec o esidencial.
Pág. 4 Memo ia
RESUMEN
El p esen e documen o mues a un es udio sob e el impac o ambien al y económico u u o
del uso de las bombas de calo en el sec o esidencial de Ba celona pa a sa is ace las
demandas de cale acción y e ige ación. El es udio conside a con inuamen e dos
escena ios: años his ó icos (2014-2023) y años u u os (2024-2026).
Las emisiones asociadas a las bombas de calo dependen del consumo eléc ico, cuyo
o igen de e mina la huella de ca bono de es os sis emas. Con es e obje i o, se ecogen
da os ho a ios his ó icos de 3 indicado es elacionados con la ed eléc ica y su gene ación:
emisiones de CO2 (kgCO2/kWh), p ecio de la elec icidad (€/kWh) y empe a u a (ºC).
Seguidamen e, con el uso del da a science se analizan es os indicado es y se gene an
modelos de p edicción usando la lib e ía de machine lea ning XGBoos . Es os modelos
son en enados con odos los da os his ó icos ecogidos y su alidez se e alúa a a és de
di e sas mé icas de e o . Los esul ados ob enidos p esen an e o es poco ele ados y
las p edicciones siguen sa is ac o iamen e la endencia y e olución de los da os his ó icos.
Una ez analizados los indicado es y ob enidos los alo es ho a ios u u os de es os, se
de e minan las demandas de cale acción y e ige ación median e el mé odo g ados día.
Con es as demandas, se calculan los consumos que end ían las bombas de calo pa a
cub i las. Es e mismo p ocedimien o se aplica al conjun o calde a de gas y ai e
acondicionado, con el obje i o de con ex ualiza los esul ados ob enidos pa a las bombas
de calo .
Finalmen e, conside ando los dis in os consumos y los indicado es p e iamen e
analizados, se calculan de mane a ho a ia los kg de CO2 emi idos y el cos e ho a io de las
bombas de calo . De o ma simila , se de e mina el impac o ambien al y económico del
conjun o calde a de gas y ai e acondicionado.
Los esul ados ob enidos mues an de mane a cuan i a i a una no able educción de las
emisiones de CO2 asociadas a las bombas de calo en los años u u os espec o los años
his ó icos en odas las anjas ho a ias. Adicionalmen e, desde la pe spec i a económica,
las p oyecciones u u as son ele adas, de mane a simila a las de los años ecien es, como
consecuencia de las decisiones polí icas adop adas después de la pandemia.
No obs an e, los esul ados económicos y ambien ales ob enidos de las bombas de calo ,
an o en los años his ó icos como en los u u os, son muy in e io es a los que emi i ían el
conjun o calde a de gas y ai e acondicionado en las mismas condiciones. Es o posiciona
a las bombas de calo como unos sis emas ene gé icos ideales pa a el sec o esidencial.
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 5
ABSTRACT
This documen p esen s a s udy on he en i onmen al and economic u u e impac o using
hea pumps in he esiden ial sec o o Ba celona o mee hea ing and cooling demands.
The s udy con inuously conside s wo scena ios: his o ical yea s (2014-2023) and u u e
yea s (2024-2026).
The emissions associa ed wi h hea pumps depend on elec ici y consump ion, whose
o igin de e mines he ca bon oo p in o hese sys ems. To his end, his o ical hou ly da a
is collec ed o h ee indica o s ela ed o he elec ici y g id and i s gene a ion: CO2
emissions (kgCO2/kWh), elec ici y p ice (€/kWh), and empe a u a (ºC).
Subsequen ly, by using da a science echniques, hese indica o s a e analyzed, and
p edic i e models a e de eloped using he XGBoos machine lea ning lib a y. These
models a e ained wi h all he his o ical da a collec ed, and hei alidi y is e alua ed using
a ious e o me ics. The esul s ob ained show low e o s, and he p edic ions ollow
sa is ac o ily he ends and e olu ion o he his o ical da a.
Once he indica o s a e analyzed and hei u u e hou ly alues a e ob ained, hea ing and
cooling demands a e de e mined using he deg ee-day me hod. Based on hese demands,
he ene gy consump ion o hea pumps equi ed o mee hem is calcula ed. The same
p ocedu e is applied o he gas boile and ai condi ioning sys em o con ex ualize he
esul s ob ained o hea pumps.
Finally, conside ing he di e en consump ion le els and he p e iously analyzed indica o s,
he hou ly CO2 emissions and hou ly cos s o hea pumps a e calcula ed. Simila ly, he
en i onmen al and economic impac o he gas boile and ai condi ioning sys em is
de e mined.
The esul s show a no able quan i a i e educ ion in he CO2 emissions associa ed wi h
hea pumps in u u e yea s compa ed o his o ical yea s, ac oss all ime pe iods.
Addi ionally, om an economic pe spec i e, u u e p ojec ions indica e high cos s, simila o
hose o ecen yea s, as a consequence o poli ical decisions made a e he pandemic.
Howe e , bo h he economic and en i onmen al esul s o hea pumps, in bo h his o ical
and u u e yea s, a e signi ican ly be e han hose o he gas boile and ai condi ioning
sys em unde he same condi ions. This posi ions hea pumps as an ideal ene gy sys em
o he esiden ial sec o .
Pág. 6 Memo ia
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 7
CONTENIDO
RESUM _______________________________________________________________ 3
RESUMEN ____________________________________________________________ 4
ABSTRACT ___________________________________________________________ 5
CONTENIDO ___________________________________________________________ 7
GLOSARIO Y NOMENCLATURA _________________________________________ 10
LISTADO DE FIGURAS _________________________________________________ 11
LISTADO DE TABLAS __________________________________________________ 14
1. PREFACIO ______________________________________________________ 17
2. INTRODUCCIÓN __________________________________________________ 18
2.1. Mo i ación ................................................................................................ 18
2.2. Alcance del abajo .................................................................................. 18
2.3. Reque imien os p e ios ........................................................................... 19
2.4. Obje i os y desc ipción del abajo: ......................................................... 19
3. DEFINICIÓN DE BOMBA DE CALOR _________________________________ 21
4. ANÁLISIS Y PREDICCIÓN DE INDICADORES DE LA RED ELÉCTRICA CON EL
USO DE DATA SCIENCE ___________________________________________ 24
4.1. Indicado es p incipales ............................................................................ 24
4.2. Ob ención de los da os ............................................................................ 24
4.3. Jupy e No ebook y uncionamien o del modelo ...................................... 25
4.4. Mé icas del e o pa a se ies de iempo ................................................. 27
4.4.1. RMSE ......................................................................................................... 27
4.4.2. SMAPE ....................................................................................................... 28
4.5. Modelo de la empe a u a ........................................................................ 28
4.5.1. In oducción y análisis es acional ................................................................ 28
4.5.2. Di isión de los da os ................................................................................... 30
4.5.3. Gene ación de los ac o es ......................................................................... 30
4.5.4. En enamien o del modelo .......................................................................... 32
4.5.5. P edicción de los alo es ............................................................................ 38
4.6. O igen de la gene ación ........................................................................... 40
4.7. Modelo de kgCO2/kWh ............................................................................ 42
4.7.1. In oducción y análisis es acional ................................................................ 42
4.7.2. Di isión de los da os ................................................................................... 46
4.7.3. Gene ación de los ac o es ......................................................................... 47
4.7.4. En enamien o del modelo .......................................................................... 47
Pág. 8 Memo ia
4.7.5. P edicción de los alo es ............................................................................ 52
4.8. Modelo del p ecio de la elec icidad ......................................................... 58
4.9. Obse aciones de las p edicciones ......................................................... 59
5. DEMANDAS DE CALEFACCIÓN Y REFRIGERACIÓN ___________________ 61
5.1. In oducción ............................................................................................. 61
5.2. Mé odo g ados día ................................................................................... 61
5.3. Demandas ene gé icas dia ias ................................................................ 65
5.4. Pe il ho a io de cale acción y e ige ación ............................................. 66
5.4.1. Cale acción ................................................................................................. 67
5.4.2. Re ige ación ............................................................................................... 69
5.5. Demandas ene gé icas ho a ias .............................................................. 71
6. CONSUMOS ENERGÉTICOS Y EMISIONES DE CO2 _____________________ 73
6.1. In oducción ............................................................................................. 73
6.2. Bombas de calo : consumos y emisiones de CO2 ................................... 73
6.3. Calde as de gas y ai e acondicionado: consumos y emisiones de CO2.. 75
6.3.1. Calde a de gas ............................................................................................ 75
6.3.2. Ai e acondicionado ...................................................................................... 76
7. RESULTADOS DEL IMPACTO AMBIENTAL ___________________________ 77
7.1. Impac o ambien al de las bombas de calo ............................................. 77
7.1.1. E olución de las emisiones de CO2 de las bombas de calo ....................... 77
7.1.2. Compa a i a de allada: emisiones his ó icas s u u as .............................. 78
7.1.3. Compa a i a de allada: da os his ó icos ecien es s da os u u os ............ 81
7.2. Impac o ambien al de las calde as de gas + AA ...................................... 84
7.3. Compa a i a: emisiones de CO2 de las bombas de calo s calde a de gas
+ AA ......................................................................................................... 85
7.3.1. Compa a i a ho a ia .................................................................................... 85
7.3.2. Compa a i a anual ...................................................................................... 86
8. RESULTADOS DEL IMPACTO ECONÓMICO ___________________________ 89
8.1. Impac o económico de las bombas de calo ............................................ 89
8.2. Impac o económico de las calde as de gas + AA .................................... 91
8.2.1. Análisis y p oyección de los cos es anuales del gas na u al ....................... 91
8.2.2. Cos es anuales de la calde a de gas + AA ................................................. 93
8.3. Compa a i a: cos es bomba de calo s calde a de gas + AA ................ 94
9. PLANIFICACIÓN __________________________________________________ 97
10. ESTUDIO ECONÓMICO ____________________________________________ 99
10.1. Cos es ho as de ingenie ía ...................................................................... 99
10.2. Cos es ope a i os .................................................................................. 100
10.2.1. Elec icidad: ............................................................................................... 100
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 9
10.2.2. Agua.......................................................................................................... 101
10.3. Cos es adicionales ................................................................................. 102
10.4. Resumen cos es o ales ......................................................................... 103
11. ESTUDIO AMBIENTAL ____________________________________________ 104
12. ESTUDIO SOCIAL _______________________________________________ 105
13. CONCLUSIONES ________________________________________________ 106
14. BIBLIOGRAFÍA __________________________________________________ 108
ANEXOS ____________________________________________________________ 111
ANEXO 1: TABLAS ......................................................................................... 111
Pág. 16 Memo ia
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 17
1. PREFACIO
“Cada uno de noso os somos causan es del cambio climá ico, pe o ambién somos
pa e de la solución cuando omamos decisiones sob e las cosas que comp amos, los
coches que conducimos o la elec icidad que usamos. Podemos escoge cómo educi
nues as emisiones indi iduales de gases de e ec o in e nade o a ce o. Las soluciones
es án en nues as manos, sólo hemos de ene la de e minación de lle a las a cabo. La
olun ad de ac ua es un ecu so eno able”. – Al Go e
Es as palab as de Al Go e, ac i is a climá ico y ex icep esiden e de EE. UU, en su discu so
de acep ación del P emio Nobel de la Paz en 2007, ep esen an con cla idad una solución
co idiana que es á en nues as manos pa a comba i el cambio climá ico. El obje i o
p incipal de la sociedad debe se la educción de los gases de e ec o in e nade o (GEI), y
una de las menciones que cabe des aca de su discu so es la elación exis en e en e es os
gases y el consumo de elec icidad, uno de los aspec os cla e de es e abajo.
En el cu so 2024-2025, el Depa amen o de Ingenie ía de P oyec os y de la Cons ucción
de la ETSEIB p opuso en la bolsa de abajos de in de es udio un TFG, lide ado po el
di ec o Edwin Sami Pin o Maquilon, con el obje i o de ealiza un es udio de las emisiones
de GEI de las bombas de calo en el sec o esidencial. El es udian e, y au o de es e
p oyec o, Miquel Edo, se in e esó en es a inicia i a y decidió p esen a una p opues a
al e na i a de es e es udio u ilizando como mé odo analí ico el da a science pa a da
espaldo a los esul ados ob enidos, campo en el que el es udian e p esen a especial
in e és y que ha descubie o du an e la ca e a uni e si a ia.
Finalmen e, el p oyec o p esen e e leja una mezcla de ideas p esen adas an o po el
di ec o como po el es udian e, poniendo el oco de es e en las emisiones po enciales de
GEI ac uales y u u as del sec o esidencial en Ba celona con el uso de bombas de calo .
El da a science se á el pila p incipal, pe mi iendo el desa ollo de modelos analí icos y
p edic i os basados en el a amien o de g andes can idades de da os.
Con el p opósi o de ealiza un es udio ealmen e ep esen a i o, se end án que aplica
conocimien os de p og amación, ma emá icos y es adís icos en el a o de los da os,
conocimien os que, jun o al in e és de educi los GEI, son una uen e de mo i ación pa a
el es udian e.
Pág. 18 Memo ia
2. INTRODUCCIÓN
2.1. Mo i ación
Las bombas de calo se p esen an como una al e na i a iable pa a log a sis emas
ene gé icos más sos enibles, es as pe mi en ap o echa ene gía del ambien e educiendo
así la necesidad de combus ibles ósiles. Sin emba go, es os sis emas equie en de un
consumo de elec icidad y su sos enibilidad depende á en g an pa e del o igen de es a.
Es as ecnologías ienen una imagen muy posi i a en la sociedad debido a la al a e iciencia
ene gé ica y económica que p esen an sin ecu i a combus ibles ósiles, al menos no de
o ma di ec a. No obs an e, es e es udio se i á pa a obse a y conciencia a la población
del impac o ambien al eal que han enido y pueden ene p óximamen e es os sis emas
en el sec o esidencial.
Con es a p ác ica se consegui án esul ados con una base undamen ada, que se i án
pa a analiza la sos enibilidad de las bombas de calo y compa a la con o os mé odos
con encionales.
2.2. Alcance del abajo
Es os sis emas ene gé icos es án es ablecidos a ni el mundial. Sin emba go, con el
obje i o de ob ene esul ados más p ecisos y con meno a iabilidad, es e es udio se
cen a á en el impac o que es os apa a os ienen en el sec o esidencial de Ba celona. Un
es udio de es as ca ac e ís icas a ni el globalizado no ep esen a ía con exac i ud lo que
es á sucediendo en cada ciudad o país debido a la di e encia de consumos ene gé icos y
empe a u as que hay en cada pun o geog á ico.
Sumado a ello, el en oque del p oyec o es en el uso de da a science pa a ob ene
esul ados ep esen a i os, po consiguien e, las conclusiones es a án limi adas en unción
de los da os que se ob engan. No obs an e, cabe des aca que la elección de los da os
escogidos ha sido analizada de alladamen e.
El da a science pe mi i á ealiza simulaciones de escena ios u u os. Po lo que,
empo almen e hablando, el modelo no iene lími es pues o que se pueden i gene ando
p oyecciones u u as ap o echando las p e iamen e ob enidas. A pesa de ello,
ap o echa las p edicciones puede da imp ecisión en los esul ados, lo que signi ica que
el es udio se á p eciso si se aplica pa a desenlaces ce canos.
En consecuencia, y omando en cuen a la e olución de los da os ob enidos, se ha decidido
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 19
ealiza las p edicciones pa a los p óximos es años.
2.3. Reque imien os p e ios
Pa a lle a a cabo es e p oyec o, es undamen al con a con conocimien os écnicos y
eó icos adqui idos du an e el g ado, ales como:
• P og amación en Py hon: los modelos que se c een se án p og amados en es e
lenguaje g acias a su e sa ilidad en dis in os campos, especialmen e en la ciencia
de da os.
• E iciencia ene gé ica: pa a comp ende y es udia el compo amien o de los
sis emas ene gé icos.
• Es adís ica y ma emá ica: pa a lle a a cabo cie os p ocesos en los modelos de
p og amación y analiza los esul ados ob enidos.
Las he amien as de abajo necesa ias se án:
• Mic oso Excel: donde se lle a á a cabo el almacenamien o de los da os ecogidos
y gene ados y se ealiza án dis in as ep esen aciones g á icas.
• Mic oso Wo d: donde se edac a á el p esen e documen o.
• Jupy e No ebook: median e el cual se pod á p og ama con lenguaje Py hon, y
ealiza los co espondien es análisis y a amien o de da os.
Adicionalmen e, el p oyec o no p esen a eque imien os p e ios elacionados con
condiciones económicas, acul a i as o legales pa a su ealización.
2.4. Obje i os y desc ipción del abajo:
Obje i o gene al: E alua el impac o ambien al y económico po encial del uso de las
bombas de calo en el sec o esidencial de Ba celona, an o en los úl imos años como en
los u u os. Es o se log a á median e la es imación de las demandas ene gé icas his ó icas
y p oyec adas de las i iendas de Ba celona, conside ando su cobe u a median e el uso
de bombas de calo . No obs an e, pa a ello, se á necesa io desa olla p e iamen e
modelos analí icos y p edic i os basados en da a science pa a analiza y de e mina el
alo u u o de dis in os indicado es que se án undamen ales en el p oceso.
Obje i os especí icos:
• Realiza un es ado del a e de las bombas de calo
Pág. 20 Memo ia
• Hace un análisis de los da os ho a ios his ó icos del p ecio de la elec icidad, las
emisiones de la ed y la empe a u a pa a conoce el compo amien o es acional de
los da os.
• Uso de da a science pa a elabo a escena ios u u os de la empe a u a, el p ecio
de la elec icidad y las emisiones de la ed.
• Desa ollo de un modelo que pe mi a es ima las demandas ho a ias de cale acción
y io de las i iendas del sec o esidencial en escena ios his ó icos y u u os
• Desa ollo de un modelo que pe mi a es ima los cos os ope acionales económicos
y ambien ales de las i iendas conec adas a la ed en escena ios his ó icos y
u u os
• Análisis de esul ados
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 21
3. DEFINICIÓN DE BOMBA DE CALOR
Una bomba de calo es un disposi i o e modinámico que ans ie e calo desde un medio
ex e io na u al (ai e, agua o ie a) hacia el medio in e io (ai e o agua) y ice e sa,
u ilizando ene gía ex e na, gene almen e elec icidad. Es e p oceso se log a median e un
ciclo de comp esión y expansión de un gas e ige an e que abaja a baja p esión.
El uncionamien o del disposi i o cons a de las siguien es e apas [1]:
1. Comp esión: el comp eso comp ime el e ige an e, aumen ando su empe a u a
y p esión.
2. Condensación: el e ige an e cede calo y se condensa en el condensado .
3. Expansión: la ál ula de expansión educe la p esión del e ige an e,
disminuyendo su empe a u a.
4. E apo ación: el e ige a abso be calo y se e apo a en el e apo ado .
Es e p oceso es á ep esen ado en la Figu a 1 ob enida de [1].
Figu a 1: Esquema uncionamien o bomba de calo [1]
La e iciencia de es os disposi i os supe a el 100% en é minos de ene gía ú il en egada
en e a la consumida y se pueden emplea an o pa a cale acción como pa a e ige ación
in i iendo el p oceso, lo que los hacen ideales pa a cub i las demandas ene gé icas del
sec o esidencial.
Pág. 22 Memo ia
Comúnmen e, las bombas de calo se pueden dis ingui según los medios de los cuales se
ex ae el calo y a los que lo ceden. Exis en muchos ipos, pe o los más u ilizados en el
sec o esidencial, debido a su e iciencia, su cos e económico y sus di e sas aplicaciones
son los ai e-ai e y ai e-agua.
Los disposi i os ai e-ai e p esen an una ins alación sencilla y económica y son ideales pa a
la clima ización del ambien e. Es os pueden se del ipo Spli , cuando únicamen e se iene
una unidad in e io , o Mul iSpli , cuando se p esen an dis in as unidades in e io es.
Los disposi i os ai e-agua p esen an mayo e sa ilidad. La unidad in e io co esponde a
un in e cambiado de calo en o ma o depósi o de agua. Pa a cale acción el agua puede
llega has a los 55ºC [2] y pa a e ige ación has a los 7ºC [3]. De es e depósi o se pueden
conside a dis in as aplicaciones, las más habi uales son las siguien es:
• Suelo adian e [4] [5]: sis ema de cale acción que cons a en una ed de ube ías
de polie ileno o polie ileno e iculado ins aladas bajo el suelo a a és de las cuales
ci cula el agua calien e. Se ans ie e el calo al suelo median e conducción pa a
pos e io men e ans e i se al ambien e po con ección. Se a a de un sis ema
e icien e ob eniendo un buen aho o ene gé ico.
• Radiado es de baja empe a u a [6]: disposi i o de cale acción a a és del cual
ci cula el agua calien e, o mado po una ba e ía de in e cambio de cob e con ale as
de aluminio en su in e io , y ex e io men e es án ecubie os con chapa plana, de
es a o ma consiguen calen a el ai e ci cundan e a la ba e ía y expulsa lo po la
pa e supe io del adiado maximizando así la con ección.
• Fan Coil [7]: disposi i o de cale acción o e ige ación compues o p incipalmen e
po un se pen ín de cob e a a és del cual ci cula el agua calien e o ía y unos
en ilado es que hacen ci cula el ai e a a és del se pen ín calen ando o en iando
así el ambien e median e con ección.
• Agua calien e sani a ia (ACS) [8]: el agua calien e se puede u iliza como agua
calien e sani a ia, no obs an e, si se desea una bomba de calo pa a cale acción,
e ige ación y ACS, se debe conside a un sis ema híb ido, lo que aumen a la
in e sión inicial.
Las p incipales en ajas de la bomba de calo son la al a e iciencia ene gé ica, debido a la
capacidad de gene a más ene gía é mica de la que consumen en o ma de elec icidad
debido a la u ilización de una uen e ex e na de ene gía, y la educción de emisiones de
CO2 en e o os sis emas con encionales debido a que no equie en la combus ión de
combus ibles ósiles, al menos no di ec a y necesa iamen e.
Las emisiones de CO2 de es os sis emas son popula men e conocidas como muy bajas o
nulas. No obs an e, es os equie en de un consumo eléc ico y sus emisiones i án
asociadas a la gene ación de la elec icidad.
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 23
Con el obje i o p esen ado an e io men e, se p ocede á analiza la ed eléc ica en los
siguien es apa ados, pa a ob ene sus espec i as emisiones de CO2 y pode elaciona las
con las demandas ene gé icas his ó icas y u u as de cale acción y e ige ación cubie as
po las bombas de calo en el sec o esidencial de Ba celona.
Pág. 24 Memo ia
4. ANÁLISIS Y PREDICCIÓN DE INDICADORES
DE LA RED ELÉCTRICA CON EL USO DE DATA
SCIENCE
4.1. Indicado es p incipales
El obje i o p incipal es analiza el impac o ambien al de las bombas de calo en el sec o
esidencial de Ba celona du an e los años his ó icos y en los p óximos años, así como su
impac o económico conside ando la e olución del p ecio de la ene gía eléc ica
De es a o ma, se debe es udia de mane a exhaus i a la elec icidad que consumen las
bombas de calo . Gene a elec icidad supone unas emisiones especí icas que
depende án de las ecnologías usadas pa a gene a la, como pueden se la quema de
combus ibles ósiles, uso de ene gía eólica, ciclo combinado, en e o as. Adicionalmen e
es a ene gía eléc ica iene un cos o económico que debe á se analizado.
En apa ados pos e io es se analiza á los consumos ene gé icos (kWh) que deben cub i
las bombas de calo debido a las demandas del sec o esidencial. Pa a es o, es necesa io
examina es indicado es p incipales que ayuda an a e los impac os ambien ales y
económicos o iginados po la ed:
1. Tempe a u a [ºC]: empe a u a media de Ba celona. Indicado necesa io pa a el
impac o ambien al y pa a los consumos de una i ienda.
2. Emisiones de CO2 [kgCO2/kWh]: can idad de gases de CO2 que se emi en cuando
se consumen cie a can idad de ene gía eléc ica. Indicado necesa io pa a e el
impac o ambien al.
3. P ecio de la elec icidad de la ed [€/kWh]: p ecio de la elec icidad po kWh
consumido de la ed. Indicado necesa io pa a e el impac o económico.
4.2. Ob ención de los da os
Teniendo en cuen a que se equie e hace un análisis es acional de es os indicado es pa a
e sus endencias y lle a a cabo p edicciones de es os pa a el u u o ce cano, se á
necesa io ob ene sus alo es ho a ios de los úl imos 10 años. Se han seleccionado los
da os his ó icos desde el 2014 has a el 2023, úl imo año del cual se ienen odos los da os
comple os. En consecuencia, a pesa de que la edacción del p esen e es udio es en 2024,
se conside a an los años del 2024 en adelan e como años u u os (2024-2026).
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 25
Pa a la ecogida de da os, odos los alo es his ó icos de la ed eléc ica son públicos y el
es ado español los p esen a en la web o icial de la ed eléc ica [9]. En es a web se
encuen a di ec amen e el indicado ‘€/MWh’, que median e ac o es de con e sión se
ob iene ácilmen e el €/KWh. No obs an e, no se ha encon ado di ec amen e el indicado
‘kgCO2/kWh’, en consecuencia, se han analizado los siguien es indicado es disponibles en
la web pa a ob ene el indicado obje i o:
• Gene ación de CO2 en iempo eal ( CO2/MW).
• Demanda eal de po encia eléc ica medida en iempo eal (MW).
• Demanda de ene gía po pa e de los clien es (MWh).
Mul iplicando los da os de gene ación de CO2 en iempo eal po la demanda eal se
pueden ob ene la gene ación o al de CO2 de la ed eléc ica y di idiendo es e pa áme o
po la demanda de ene gía, se ob iene la ‘Gene ación de CO2 según demanda en consumo
( CO2/MWh)’, que median e ac o es de con e sión podemos adap a a las unidades de
in e és (kgCO2/kWh).
Respec o a la empe a u a de Ba celona, se han ecogido los da os ho a ios his ó icos de
la web o icial de la NASA [10].
Todas las ex acciones de da os han es ado almacenadas en un mismo a chi o Excel
(disponible en la ca pe a zip anexos) pa a acili a el pos e io análisis y a amien o en
‘Jupy e No ebook’.
La Tabla 1 mues a un ex ac o de los p ime os da os ho a ios de in e és.
Tabla 1: Ex ac o excel con los indicado es de in e és pa a el análisis ambien al
4.3. Jupy e No ebook y uncionamien o del modelo
Jupy e No ebook es una in e az que pe mi e ealiza g an can idad de ope aciones
da e ime
CO2 gene ación
.Real( CO2/MW)
Demanda eal
(MW)
Demanda en
consumo (MWh)
CO2 gene ación
o al (KgCO2)
CO2 gene ación según demanda en
consumo (KgCO2/KWh)
2014-01-01T00:00:00+01:00 0,092 24.301,67 20.969,88 2235753,364 0,10661735
2014-01-01T01:00:00+01:00 0,086 23.365,33 19.700,19 2009418,638 0,101999983
2014-01-01T02:00:00+01:00 0,075 21.672,50 17.548,89 1625437,5 0,092623401
2014-01-01T03:00:00+01:00 0,077 20.192,00 15.865,57 1554784 0,097997386
2014-01-01T04:00:00+01:00 0,074 19.220,67 15.090,41 1422329,358 0,09425387
2014-01-01T05:00:00+01:00 0,073 18.954,50 15.018,28 1383678,5 0,092132942
2014-01-01T06:00:00+01:00 0,077 19.022,00 15.191,68 1464694 0,096414202
2014-01-01T07:00:00+01:00 0,077 19.295,67 15.912,99 1485766,359 0,093368127
2014-01-01T08:00:00+01:00 0,077 19.298,33 15.302,03 1485971,641 0,09710942
2014-01-01T09:00:00+01:00 0,077 19.448,33 16.035,36 1497521,641 0,093388725
2014-01-01T10:00:00+01:00 0,08 20.953,83 17.676,23 1676306,64 0,094833957
2014-01-01T11:00:00+01:00 0,07 22.293,33 18.545,63 1560533,31 0,084145608
2014-01-01T12:00:00+01:00 0,056 23.357,17 19.889,99 1308001,352 0,06576178
Pág. 32 Memo ia
Tabla 4: Da aF ame de los ac o es de la empe a u a
Como se puede obse a los ‘lags’ no ienen alo los p ime os años, es o es debido a que
cogen el alo de 364, 728 o 1092 días a ás y en la ecogida de da os no se han
seleccionado los alo es de empe a u a de los años an e io es. Es o no gene a á ningún
p oblema ya que los alo es a p edeci no es a án in luenciados po es os p ime os años,
sino po los úl imos.
4.5.4. En enamien o del modelo
P epa ación y ejecución
Seguidamen e, con el obje i o de en ena el modelo y p edeci los alo es de los úl imos
4 años, se debe di idi el Da aF ame an e io en cua o Da aF ames:
• x_en eno: con iene las ilas co espondien es a los alo es ho a ios de los seis
años des inados al en enamien o, con los ac o es de in e és dis ibuidos en
columnas.
• y_en eno: incluye las mismas ilas de en enamien o y una única columna con los
alo es de empe a u a
• x_ es : con iene las ilas co espondien es a los alo es ho a ios de los cua o años
de p ueba, con los ac o es de in e és dis ibuidos en columnas.
• y_ es : simila men e, con iene las ilas de p ueba y una única columna con los
alo es de empe a u a.
Es os cua o Da aF ames ienen oda la in o mación necesa ia que necesi a el modelo pa a
hace la p edicción del en enamien o. Se a a á de una eg esión mul i a iable basada en
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 33
los á boles de decisión comen ados an e io men e. Es des acable menciona las líneas de
código e e en es a es a pa e:
1. eg esion = xgb.XGBReg esso (n_es ima o s=1000, ea ly_s opping_ ounds=50,
lea ning_ a e=0.01)
La unción XGBReg esso () es la que gene a el uncionamien o del modelo. Es a puede
ene dis in os pa áme os, de los cuales se han usado los siguien es:
1. n_es ima o s=1000:
2. ea ly_s opping_ ounds=50:
3. lea ning_ a e=0.01:
2. eg esion. i (x_en eno,y_en eno,e al_se =[(x_en eno,y_en eno),(x_ es ,y_ es ),
e bose=T ue)
Es a línea de código pe mi e añadi los da os de en enamien o al modelo y e el
RMSE en las i e aciones que gene a el modelo. Se a a de un comando muy ú il ya
que pe mi e e cuan o mejo a o empeo a el modelo cuando gene amos
modi icaciones en los pa áme os de la línea de código an e io o en los ac o es
escogidos. No obs an e, pa a de e mina la p ecisión del modelo no solo nos
cen a emos en es e comando sino ambién en las mé icas de los e o es
especi icados an e io men e.
3. eg esion.p edic (x_ es )
De es e modo se ealizan las p edicciones de los úl imos cua o años. Sus alo es han
es ado almacenados en un Da aF ame.
Análisis de los esul ados
Pa a analiza de o ma isual los esul ados, se ha gene ado el g á ico de se ie empo al
que se mues a en la Figu a 5:
Pág. 34 Memo ia
Figu a 5: P edicciones de los da os de p ueba de empe a u a en el g á ico de se ie empo al
Se puede obse a que las p edicciones de los úl imos 4 años siguen el ciclo de
empe a u a de mane a co ec a. También cabe des aca que exis en cie os alo es
ex emos de empe a u a que son di íciles de p onos ica .
La Figu a 6 p esen a un g á ico de ba as que ep esen a la impo ancia que el modelo ha
de e minado en los dis in os ac o es pa a p opo ciona los alo es ho a ios de p edicción:
Figu a 6: G á ico de ba as de la impo ancia de los ac o es del modelo de empe a u a
Se puede obse a que el lag 364, co espondien e al alo de empe a u a 364 días a ás,
es el ac o con mayo ele ancia.
Los e o es del modelo según las mé icas de in e és son los siguien es: RMSE = 2,86ºC
y SMAPE = 17,74%.
Resul an e o es lige amen e más ele ados de lo que pod ía pa ece a simple is a con el
g á ico. Consecuen emen e se ha in en ado mejo a el modelo en sus picos de empe a u a
añadiendo dis in os ac o es, que es donde isualmen e hay más di e encias, pe o no se
han ob enido esul ados sa is ac o ios. Es o es debido a la di icul ad de p edeci ue es
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 35
en es íos y cálidos que a ni el ho a io gene an al ibajos des acables.
Es po ello po lo que se ha decidido analiza las p edicciones en las ho as de e ano con
empe a u as más ele adas (ho as calien es), co espondien es a julio y agos o en e las
12:00 pm y las 17:00 pm, y en las ho as de in ie no con empe a u as más bajas (ho as
ías), co espondien es a diciemb e y ene o en e las 01:00 am y 07:00 am.
Figu a 7: P edicciones de las ho as calien es del modelo de empe a u a
Figu a 8: P edicciones de las ho as ías del modelo de empe a u a
Las es adís icas básicas de las di e encias de las p edicciones con los alo es eales son:
Figu a 9: Es adís icas básicas de las di e encias de p edicciones en las ho as calien es y ías
Pág. 36 Memo ia
Se puede obse a que en las ho as calien es los alo es eales es án 1,31ºC de p omedio
po encima de las p edicciones y en las ho as ías los alo es eales es án -0,62ºC.
Tomando la decisión de suma 1,31ºC o es a 0,62ºC a las p edicciones de ho as al as y
bajas espec i amen e se ob ienen los siguien es esul ados:
Modelo
o iginal
Modi icado
ho as calien es
Modi icado
ho as ías
RMSE (ºC)
2,86
2,85
2,85
SMAPE (%)
17,74
17,68
17,71
Tabla 5: E o es ob enidos espec o el modelo o iginal
El modelo no mejo a signi ica i amen e con las modi icaciones en las p edicciones de las
ho as al as y las ho as bajas. Es o signi ica que el peso del e o es á dis ibuido a lo la go
de las p edicciones, no solo en los picos. Si se analiza las p edicciones a lo la go de un
mes alea o io se obse a lo siguien e:
Figu a 10: Ejemplo mensual de p edicciones ho a ias, ene o 2023
El modelo ecoge los da os ho a ios a lo la go de los años y a la ho a de p edeci gene a
imp ecisiones debido a los en es íos o cálidos que en es e caso no se pueden conside a
po al a de da os. En consecuencia, a ni el ho a io es muy di ícil gene a una p edicción
muy p ecisa en la gos pe iodos de iempo. No obs an e, al y como se ha mencionado en
an e io idad, el e o es del 17,74%, un alo que se puede conside a co ec o dada la
si uación.
A pesa de que las p edicciones ho a ias son las de in e és del p oyec o, ya que
pos e io men e se ealiza á un es udio del consumo ene gé ico ho a io an o de las bombas
de calo como de las calde as de gas en una i ienda, es de in e és analiza los esul ados
ob enidos de mane a dia ia pa a e si exis en a iaciones en los e o es.
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 37
Figu a 11: G á ico de se ie empo al de las p edicciones dia ias de los da os de p ueba
El e o ob enido disminuye a un RMSE de 2,55ºC y un SMAPE del 14,89%.
Resumen de obse aciones
Complejidad de la p edicción en la escala ho a ia:
La p edicción de la empe a u a a ni el ho a io p esen a una g an di icul ad debido a la al a
a iabilidad de las condiciones me eo ológicas en pe iodos co os de iempo. Los
enómenos me eo ológicos, como los en es íos y cálidos, pueden p o oca cambios
b uscos e imp edecibles en la empe a u a que son di íciles de an icipa a escalas ho a ias,
especialmen e cuando el ho izon e de p edicción es de a ios años.
Reducción del e o al aumen a la escala empo al:
Cuando las p edicciones se ealizan en escalas empo ales pequeñas, como la escala
ho a ia, las luc uaciones ápidas en la empe a u a aumen an el e o de p edicción. Es o
se e leja en los esul ados ob enidos, donde el modelo iene un e o RMSE de 2,86 ºC y
un SMAPE de 17,74% en la p edicción ho a ia de los úl imos cua o años. Sin emba go,
cuando el modelo ealiza p edicciones a ni el dia io, el e o disminuye no ablemen e, con
un SMAPE de 14,89% y un RMSE de 2,55 ºC. Es o se debe a que las empe a u as medias
dia ias o semanales son más es ables y es án menos in luenciadas po enómenos
me eo ológicos b e es y alea o ios.
Validez del modelo:
A pesa de la a iabilidad de la empe a u a, el e o ob enido po el modelo, con un RMSE
de 2,86ºC y un SMAPE de 17,74%, se conside a lo su icien emen e bajo como pa a que
las p edicciones a ealiza de los p óximos 3 años sean ú iles y aplicables en u u os
análisis. Es os esul ados indican que, a pesa de que exis an cie as disc epancias en
elación con los alo es eales, el modelo es capaz de cap a la endencia gene al y
p opo ciona una ap oximación adecuada de la empe a u a a ni el ho a io. Pa a
Pág. 38 Memo ia
aplicaciones p ác icas en las que no se equie e una p ecisión exac a g ado a g ado, como
puede se el pos e io análisis de los consumos ene gé icos de una bomba de calo o una
calde a de gas en una i ienda, es e ni el de e o es acep able y pe mi e ob ene
p e isiones con un co ec o g ado de iabilidad. Po o o lado, los picos de empe a u a
pueden ene mayo in luencia en el dimensionamien o de los sis emas, más que en los
da os ope acionales globales, los cuales son el obje i o p incipal del es udio.
4.5.5. P edicción de los alo es
Finalmen e, una ez de e minado el modelo como álido se p ocede á a ealiza las
p edicciones. En es a ocasión no se en ena á al modelo con los 6 p ime os años, sino que
se usa an odos los da os como en enamien o. Pa a ello se di idi án en 2 Da aF ames :
• x_ o : con las ilas co espondien es a los da os ho a ios de los 10 años de
en enamien o y los ac o es como columnas.
• y_ o : con las ilas co espondien es a los da os ho a ios de los 10 años de
en enamien o y la empe a u a como única columna.
Con es os dos Da aF ames se ede ine el modelo de la siguien e mane a:
1. eg esion_ o =xgb.XGBReg esso (n_es ima o s=1000,ea ly_s opping_ ounds=50,
lea ning_ a e=0.01)
2. eg esion_ o . i (x_ o , y_ o , e al_se =[(x_ o , y_ o )], e bose=T ue)
Donde se man ienen los pa áme os de inidos en el en enamien o en la unción
xgb.XGBReg esso () y se in oducen odos los da os his ó icos con los Da aF ames x_ o
y y_ o en la unción eg esión. i ().
De es e modo el modelo queda de inido y pa a ealiza la p edicción únicamen e es
necesa io de ini las condiciones de las echas ho a ias a p edeci , pa a ello se gene a án
Da aF ames con an as ilas como da os ho a ios se quie an p edeci y se ubica án en las
columnas los ac o es mencionados en el en enamien o co espondien es a cada ho a. En
es a ocasión los ac o es son conocidos, es deci , pa a cada ila de da os sab emos qué
ho a es, qué día de la semana es, qué mes del año, e c.
Uno de los ac o es es lag364, co espondien e al alo ho a io de empe a u a 364 días
an e io es a la empe a u a a p edeci . Como consecuencia, si se quie en p edeci los
p óximos 3 años, no se pod á lle a a cabo de mane a di ec a ya que a pa i del segundo
año a p edeci no se end ía el alo de la empe a u a 364 días an es. Po es e mo i o, se
debe án ealiza 3 i e aciones de p edicción, una co espondien e a cada año, donde la
p edicción de la p ime a sea el lag364 de la segunda y el lag728 de la e ce a y la p edicción
de la segunda sea el lag364 de la e ce a.
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 39
Pa a cada i e ación se ealiza á la p edicción con la siguien e línea de código:
3. eg esion_ o .p edic (da a ame_ ac o es)
Donde “da a ame_ ac o es” es el Da aF ame con las echas a p edeci y sus
co espondien es ac o es.
Todas las p edicciones ob enidas se han ep esen ado en el g á ico de se ie empo al de
la Figu a 12 jun amen e con los da os his ó icos y se han almacenado en un nue o
Da aF ame (Tabla 6) y en un Excel pa a pos e io men e acili a su uso.
Figu a 12: G á ico de se ie empo al con os da os his ó icos y las p edicciones ob enidas
Tabla 6: Da aF ame de las p edicciones ob enidas
Pág. 40 Memo ia
4.6. O igen de la gene ación
La can idad de emisiones de CO2 asociada a la elec icidad suminis ada po la ed eléc ica
depende en g an medida del o igen de es a ene gía. La ed eléc ica se abas ece de una
combinación de dis in as uen es de ene gía, como las ene gías eno ables, que
p opo cionan unas emisiones de CO2 p ác icamen e neu as, y las ene gías
con encionales, cuyas emisiones de CO2 son más signi ica i as. Po ello, el pe il de
emisiones de kgCO2/kWh puede a ia conside ablemen e en unción de la p opo ción de
uen es eno ables y no eno ables en el conjun o de gene ación ene gé ica de cada
momen o. En consecuencia, es necesa io lle a a cabo un análisis de los dis in os o ígenes
de la ene gía eléc ica ya que es a in lui á di ec amen e en nues o indicado de es udio.
A con inuación, se p esen a la e olución anual de la gene ación de ene gía eléc ica po
las dis in as ecnologías usadas en los úl imos años (Figu a 13). Todos los da os han sido
ob enidos de la web o icial de la ed eléc ica [9].
Figu a 13: G á ico de ba as de las ecnologías de gene ación ene gé ica anuales
Se pueden obse a has a 17 uen es de ene gía di e en es, no obs an e, no odas ienen
el mismo peso. Aquellas que p opo cionan la mayo can idad de ene gía a lo la go de los
años son la ecnología eólica, ciclo combinado, nuclea y ca bón. A con inuación, se
des acan los aspec os más ele an es de es as ecnologías:
• La ene gía eólica es conside ada ene gía eno able debido a su mane a limpia y
sos enible de gene a elec icidad sin emi i gases de CO2 [14].
• El ciclo combinado no es conside ado una ene gía eno able debido a la
dependencia de combus ión de gas na u al pa a gene a elec icidad median e
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 41
dis in as u binas. No obs an e, es una ecnología muy e icien e y emi e menos CO2
que o as plan as de combus ibles ósiles, po lo an o, es cali icada como una
ecnología de baja emisión [14].
• La gene ación median e ene gía nuclea ampoco es conside ada una ene gía
eno able debido al uso del u anio como elemen o p incipal, ma e ial que no se
egene a de o ma con inua y cuyo uso gene a esiduos adioac i os. No obs an e,
el uso de es a ecnología no conlle a emisiones de CO2 des acables, en ando
ambién en la cali icación de ecnología de baja emisión [14].
• La quema de ca bón es conside ada una de las uen es de ene gía más
con aminan es, emi iendo al as can idades de CO2 y o os con aminan es como
óxidos de azu e y óxidos de ni ógeno [14].
La Unión Eu opea iene como obje i o educi las emisiones de CO2 en un 55% en el año
2030 y llega a la neu alidad de emisión de ca bono en 2050, es e p oceso se conoce
como desca bonización y ue ap obado en la Ley Climá ica es ablecida en junio de 2021
[15]. No obs an e, en 2019, la UE ya empezaba a oma los p ime os pasos pa a ga an iza
que los dis in os países de Eu opa eduje an las emisiones de CO2 con el Acue do Ve de
pa a los eu opos (Eu opean G een Deal). Es e acue do se e cla amen e e lejado en la
p oducción de elec icidad pues o que en 2019 la gene ación median e ca bón se edujo
signi ica i amen e, es e hecho ha conlle ado que o as ecnologías como el ciclo
combinado aumen a an su gene ación pa a abas ece la demanda de la ed eléc ica.
Cabe des aca ambién que en los úl imos años ecnologías como la eólica o sola han
aumen ado ambién su gene ación, sin emba go, la ene gía nuclea , que es una de las
p incipales uen es ene gé icas y de bajas emisiones de CO2, se ha man enido cons an e.
Es os mo imien os polí icos han gene ado consecuencias des acables en el uso de las
dis in as ecnologías ene gé icas de la ed eléc ica, lo que conlle a á posibles cambios de
endencia en el indicado de in e és kgCO2/kWh. De es e modo, muy posiblemen e el
modelo p edic i o no pueda unciona únicamen e con los ac o es usados en la
empe a u a elacionados con la escala empo al, como puede se : la ho a, el día de la
semana, el mes del año, e c. Sino que se end á que usa algunas uen es de gene ación
como ac o , es o conlle a á modelos p edic i os secunda ios, debido a que se debe án
conoce los u u os alo es ho a ios de las gene aciones de in e és pa a que el modelo sea
capaz de obse a elaciones exis en es con los kgCO2/kWh en el his ó ico y ealiza las
co espondien es p edicciones. Es as gene aciones que se án some idas a un modelo son
los denominados an e io men e, indicado es secunda ios, donde se usa an sus
p edicciones como ac o es pa a el indicado p incipal.
Pág. 48 Memo ia
1. eg esion = xgb.XGBReg esso (n_es ima o s=1000, ea ly_s opping_ ounds=50,
lea ning_ a e=0.01)
2. eg esion. i (x_en eno,y_en eno,e al_se =[(x_en eno,y_en eno),(x_ es ,y_ es )]
, e bose=T ue)
3. eg esion.p edic (x_ es )
No obs an e, el p ocedimien o no se á an di ec o como en el modelo an e io . Es o es
debido a los esul ados ob enidos eniendo en cuen a únicamen e los ac o es
seleccionados en el Da aF ame del apa ado an e io (se p esen a á la jus i icación
pos e io men e). Consecuen emen e se á necesa io i añadiendo nue os ac o es e i
analizando las p edicciones ob enidas y sus espec i os e o es pa a e si el modelo
mejo a. A su ez, pa a cada p edicción que se haga con nue os ac o es, se á necesa io
modi ica las líneas de código 2 y 3 ya que es as inco po an los Da aF ames x_en eno y
x_ es donde se in oducen los dis in os ac o es de es udio.
Es con enien e menciona cómo son en es e caso los 4 Da aF ames que se u ilizan en las
líneas de código mencionadas:
• x_en eno: con iene las ilas co espondien es a los alo es ho a ios de los sie e
años des inados al en enamien o, con los ac o es de in e és dis ibuidos en
columnas.
• y_en eno: incluye las mismas ilas de en enamien o y una única columna con los
alo es de kgCO2/kWh.
• x_ es : con iene las ilas co espondien es a los alo es ho a ios de los es años
de p ueba, con los ac o es de in e és dis ibuidos en columnas.
• y_ es : simila men e, con iene las ilas de p ueba y una única columna con los
alo es de kgCO2/kWh.
Análisis de los esul ados
Pa iendo del Da aF ame gene al, que con iene los ac o es empo ales y de lag, se
ealiza an los 4 Da aF ames an e io es y se ejecu a á el código pa a ob ene las
p edicciones de los años de p ueba y analiza los esul ados en un g á ico de se ie empo al
(Figu a 21).
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 49
Figu a 21: P ime as p edicciones de p ueba de kgCO2/kWh en el g á ico de se ie empo al
Se puede conclui de mane a isual que las p edicciones son poco p ecisas. No obs an e,
mues an unas subidas y bajadas cíclicas que pa ecen i aco de con las subidas y bajadas
de los da os eales.
Analizando sus espec i os e o es, se ob iene un RMSE de 0,0536 kgCO2/kWh y un
SMAPE de 32,82%. Es os alo es son muy ele ados gene ando poca iabilidad en es e
modelo.
De es e modo se á necesa io añadi nue os ac o es al modelo, empezando po la
empe a u a. Se modi ica án los Da aF ames x_en eno y x_ es añadiéndoles una nue a
columna con los alo es his ó icos de empe a u a y se ejecu a án las es líneas de código
nue amen e. Los esul ados ob enidos se obse an en la Figu a 22:
Figu a 22: Segundas p edicciones de p ueba de kgCO2/kWh en el g á ico de se ie empo al
El modelo pa ece que mejo a isualmen e ace cándose más a los picos de emisiones. Los
e o es ambién mejo an lige amen e, con un RMSE de 0,052 kgCO2/kWh y un SMAPE de
31,97%. No obs an e, es os e o es siguen siendo ele ados y el modelo necesi a o as
condiciones pa a mejo a su p edicción.
Pág. 50 Memo ia
En es e momen o se alo a la inco po ación de ac o es elacionados con la gene ación de
ene gía eléc ica. Tal y como se ha mencionado en el apa ado 4.6. O igen de la
gene ación, las ecnologías ene gé icas más usadas pa a la ed eléc ica son la eólica, el
ciclo combinado, la nuclea y el ca bón.
El ca bón es signi ica i o en los años an e io es al 2019 y en es e apa ado se es á a ando
de gene a p edicciones pos e io es a es e año. Adicionalmen e las p edicciones que se
han ealizado has a aho a ya son bajas asumiendo la endencia del p oceso de
desca bonización. Po lo an o, el ca bón no se á un ac o que pueda apo a in o mación
de in e és al modelo.
La ene gía Nuclea es cons an e a lo la go de los años con poca a iabilidad, y no se e
a ec ada po el p oceso de desca bonización iniciado en 2019.
Sin emba go, las ecnologías ciclo combinado y eólica, han ganado p o agonismo desde
el año 2019 y p esen an bas an e a iabilidad de o ma anual, lo que signi ica que pod ían
se ac o es cla e pa a analiza las p incipales emisiones de CO2 de la ed eléc ica.
Se ha p ocedido a la ecogida de los da os ho a ios de los úl imos 10 años de es as
ecnologías en la web o icial de la ed eléc ica [9], y se han almacenado en el a chi o Excel
inicial jun amen e con el his ó ico de da os de los indicado es pa a acili a su inco po ación
al Jupy e No ebook.
De es e modo se ha decidido añadi al modelo el ac o eólico, lo que ha signi icado
nue amen e la modi icación de los Da aF ames x_en eno y x_ es y la ejecución de las
es líneas de código. Los esul ados son ep esen ados en la Figu a 23:
Figu a 23: Te ce as p edicciones de p ueba de kgCO2/kWh en el g á ico de se ie empo al
Ob eniendo unos e o es más bajos, con un RMSE de 0,045 kgCO2/kWh y un SMAPE de
27,23%.
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 51
Pa a a a de mejo a más el modelo se ha añadido el ac o ciclo combinado y se ha
epe ido el p ocedimien o (Figu a 24):
Figu a 24: P edicciones inales de p ueba de kgCO2/kWh en el g á ico de se ie empo al
Ob eniendo inalmen e un e o RMSE de 0,03 kgCO2/kWh y un SMAPE de 18,25%.
Es as p edicciones siguen de mane a co ec a la e olución de los da os eales. Con oda
p obabilidad el modelo pod ía mejo a si, adicionalmen e, se pudie a ene en cuen a o o
ipo de ac o es que no se pueden cuan i ica en es e p oyec o. Las emisiones de CO2
ienen una unión polí ica muy impo an e y posibles da os elacionados con es a no es án
p esen es al público común.
A con inuación, de igual mane a que con el modelo de empe a u a, la Figu a 25 mues a
el g á ico de ba as que ep esen a la impo ancia que el modelo ha de e minado en los
dis in os ac o es pa a p opo ciona los alo es ho a ios de p edicción:
Figu a 25: G á ico de ba as de la impo ancia de los ac o es del modelo de kgCO2/kWh
Como e a de espe a , la eólica y el ciclo combinado ienen una impo ancia muy ele an e
en el modelo. Cabe des aca que, en es e indicado , la semana del año y el año son los
Pág. 52 Memo ia
ac o es más de e minan es, sin es os el modelo empeo a ía signi ica i amen e.
Adicionalmen e, como es un indicado poco cíclico, los lags no ienen an a impo ancia
como en el modelo de empe a u a.
Resumen de obse aciones
Di icul ad de la p edicción sin ac o es de gene ación de ene gía:
Las p edicciones iniciales del modelo mues an que, sin inclui ac o es especí icos de
gene ación de ene gía eléc ica, las p edicciones de emisiones de CO2 son muy
imp ecisas, aunque man eniendo las co ec as luc uaciones. Es o es debido a que las
emisiones no dependen exclusi amen e del momen o en que se lle an a cabo, sino que
dependen de múl iples ac o es, en e ellos las ecnologías de gene ación ene gé ica de la
ed eléc ica. Con la inco po ación de la ene gía eólica y el ciclo combinado, que son las
ene gías que mayo impo ancia y cambios han su ido a pa i del año 2019, el modelo
mejo a signi ica i amen e.
Validez del modelo:
G acias a la inco po ación de las ecnologías mencionadas al modelo, el e o se ha
educido a un RMSE de 0,03 kgCO2/kWh y a un SMAPE de 18,25%, las p edicciones se
han alineado de o ma más p ecisa con los alo es eales. Aunque el modelo ha log ado
cap u a g an pa e de la dinámica de las emisiones de CO2, sigue eniendo limi aciones
debido a la al a de ac o es adicionales, como los da os especí icos de polí icas o
decisiones egula o ias que a ec an a las emisiones. Sin emba go, con los ac o es
disponibles, el modelo esul a iable y p esen a una base sólida pa a es imaciones u u as
de las emisiones de la ed eléc ica.
4.7.5. P edicción de los alo es
P epa ación de los da os
P e iamen e a ealiza las p edicciones es necesa io p epa a las condiciones de las
echas ho a ias a p edeci , es deci , de e mina el alo que end án los ac o es. En el
modelo de empe a u a los ac o es e an únicamen e empo ales y lags, po lo an o, no
necesi aban es a p epa ación p e ia. No obs an e, en el caso de es udio, se ienen nue os
ac o es, ciclo combinado y eólica, cuyos alo es u u os son desconocidos.
En consecuencia, es as dos ecnologías, denominadas en es e p oyec o como indicado es
secunda ios, end án que se some idas a modelos p edic i os simila es a los indicado es
p incipales pa a usa sus p edicciones como ac o es de las echas a p edeci del indicado
kgCO2/kWh. Cabe des aca que la iabilidad de es as p edicciones de los ac o es es á
inculada con la capacidad que engan los modelos pa a unciona únicamen e eniendo
en cuen a ac o es que no p ecisen nue amen e de p edicciones in e nas pa a unciona ,
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 53
si se die a es e caso, se en a ía en un bucle sin salida gene ando p edicciones a base de
ac o es que necesi an p edicciones in e nas.
A con inuación, se p esen a án los esul ados ob enidos de los modelos p edic i os de los
indicado es secunda ios. No se en a á en de alle en el desa ollo pues o que es simila al
de los indicado es p incipales. En los anexos se adjun a án los no ebooks
co espondien es.
Modelo eólica
Los alo es ecogidos de la eólica mues an el aumen o de las á agas de ien o es os
úl imos años. En consecuencia, en la di isión de los da os pa a ealiza el en enamien o
del modelo se debe á inclui al menos algún año con ue es en adas. Se han
seleccionado sie e años de en enamien o y es de p ueba (Figu a 26).
Figu a 26: Di isión de los da os en el g á ico de se ie empo al de ene gía eólica
El compo amien o pa ece se cíclico, lo que puede a o ece la acilidad en la p edicción.
Teniendo en cuen a ac o es que no p ecisen pos e io men e de p edicciones adicionales,
es deci , ac o es empo ales, lags y empe a u a, se ob ienen las siguien es p edicciones
de la Figu a 27 en las echas de p ueba.
Figu a 27: P edicciones de los da os de p ueba de ene gía eólica en el g á ico de se ie empo al
Pág. 54 Memo ia
Figu a 28: G á ico de ba as de la impo ancia de los ac o es del modelo de ene gía eólica
En con a de las expec a i as, el modelo no es capaz de ealiza una p edicción p ecisa.
Los e o es son muy ele ados, con un RMSE es de 3870 GWh y un SMAPE de 47,87%.
Es o es debido a la alea o iedad del ien o. Se puede obse a que cuando hace más io
se ienen más á agas de ien o y po lo an o más gene ación de ene gía y en e ano odo
lo con a io, de es e modo, la empe a u a juega un papel undamen al en la p edicción. No
obs an e, los ac o es empo ales no ayudan al modelo de mane a signi ica i a debido a la
no exis encia de elaciones e iden es en e el momen o empo al y la gene ación de
ene gía eólica. Es udiando es os alo es a pequeña escala se puede obse a que, a pesa
de que en in ie no hay más ien o y en e ano menos, a ni el dia io, semanal, mensual,
e c. no hay elaciones exis en es pa a de e mina con p ecisión el alo ho a io. La
alea o iedad del ien o iene dada po ac o es me eo ológicos que a la go plazo no se
pueden p edeci o p ecisan de o o ipo de pa áme os a conside a que es án ue a del
alcance de es e es udio.
En conclusión, no se puede gene a un modelo p edic i o de gene ación eólica ho a ia
e icien e a la go plazo, se pod ían hace es imaciones es acionales bas an e p ecisas, pe o
a pequeña escala el e o aumen a ía. A pesa de ello, se necesi an alo es ho a ios u u os
pa a usa los como ac o es en el indicado kgCO2/kWh, y obse ando las ecien es
endencias, se ha decidido selecciona los alo es de los úl imos 3 años como p oyección
de los 3 siguien es, y pode usa es os da os como ac o es del indicado p incipal. A escala
ho a ia, los alo es u u os no se án exac amen e iguales que los alo es seleccionados,
no obs an e, analizando las endencias de las en adas, son da os lo su icien emen e
ep esen a i os como pa a lle a a cabo p oyecciones consis en es.
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 55
Modelo ciclo combinado
El ciclo combinado p esen a un aumen o en su uso a pa i de 2019, es o se e e lejado
de mane a cla a en la ep esen ación g á ica de los da os ho a ios his ó icos. Po
consiguien e, en la di isión de los da os pa a ealiza el en enamien o el modelo debe á
inclui algún año pos e io al 2019. Se han seleccionado sie e años de en enamien o y es
de p ueba.
Figu a 29: Di isión de los da os en el g á ico de se ie empo al del ciclo combinado
La Figu a 29 mues a que el compo amien o no es cíclico, indica posibles di icul ades pa a
el modelo p edic i o. Realizando las espec i as p edicciones de los años de p ueba con
los ac o es empo ales, empe a u a y lags se ob ienen los esul ados de la Figu a 30 y 31:
Figu a 30: P edicciones de los da os de p ueba de ciclo combinado en g á ico de se ie empo al
Pág. 56 Memo ia
Figu a 31: G á ico de ba as de la impo ancia de los ac o es del modelo de ciclo combinado
Obse ando el esul ado cíclico de las p edicciones de la Figu a 30, se puede deduci que
exis e una pequeña elación en e la gene ación de ene gía median e ciclo combinado y el
momen o empo al o empe a u a. Según la Figu a 31, el modelo sigue el lag728, no
obs an e, las p edicciones son muy imp ecisas con un e o RMSE de 3088 GWh y un
SMAPE de 48,58%.
En conclusión, ampoco se puede gene a un modelo p edic i o ho a io a la go plazo álido
pa a la gene ación de ene gía median e ciclo combinado pues o que no exis en elaciones
e iden es a lo la go del iempo y sus alo es depende án de ac o es que no se pueden
conside a en el p oyec o po la al a de es os. De igual mane a que con la ene gía eólica,
se á necesa io de e mina el alo de es a ecnología du an e los p óximos 3 años pa a
pode ealiza las p edicciones ho a ias del indicado kgCO2/kWh, y obse ando los alo es
ecien es se puede conclui que pa ece es abiliza se su uso, consecuen emen e se
selecciona án ambién los alo es de los úl imos 3 años pa a u iliza los como ac o es del
indicado p incipal en los p óximos 3 años.
Ejecución de la p edicción
Pa a la p edicción de los alo es ho a ios del indicado kgCO2/kWh se ealiza á el mismo
p ocedimien o que con el modelo de empe a u a.
P ime amen e, se debe á en ena el modelo con odo el his ó ico de da os y con los
ac o es empo ales seleccionados, la gene ación de ene gía eólica y ciclo combinado y la
empe a u a. Pa a ello se gene a án nue amen e dos Da aF ames:
• x_ o : con las ilas co espondien es a los da os ho a ios de los 10 años de
en enamien o y los ac o es como columnas.
• y_ o : con las ilas co espondien es a los da os ho a ios de los 10 años de
en enamien o y la empe a u a como única columna.
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 57
Y se ede ini á el modelo nue amen e con las siguien es líneas de código:
1. eg esion_ o =xgb.XGBReg esso (n_es ima o s=1000,ea ly_s opping_ ounds=50,
lea ning_ a e=0.01)
2. eg esion_ o . i (x_ o , y_ o , e al_se =[(x_ o , y_ o )], e bose=T ue)
Pa a lle a a cabo la p edicción se deben p epa a los Da aF ames con las condiciones
que end á el alo ho a io a p edeci , es deci con los alo es u u os ac o es
seleccionados. Los ac o es empo ales son conocidos y los de gene ación son los
seleccionados en sus espec i os modelos. Pa a los alo es u u os de empe a u a se
selecciona án las p edicciones ealizadas en el modelo an e io y pa a los lags se end á
que ealiza el mismo p ocedimien o que con la empe a u a.
Se debe án ealiza 3 i e aciones eap o echando las p edicciones de las p ime as
i e aciones como ac o es lags de las siguien es i e aciones. En consecuencia, pa a cada
pa a cada año a p edeci , se usa á la siguien e línea de código pa a ob ene las
p edicciones ho a ias:
3. eg esion_ o .p edic (da a ame_ ac o es)
Donde “da a ame_ ac o es” es el Da aF ame con las echas a p edeci y sus
co espondien es ac o es.
De igual mane a que con la empe a u a, se han ep esen ado las p edicciones en el g á ico
de se ie empo al jun amen e con los da os his ó icos (Figu a 32) y se han almacenado en
un nue o Da aF ame (Tabla 9) y en un Excel pa a pos e io men e acili a su uso.
Figu a 32: G á ico de se ie empo al con los da os his ó icos y las p edicciones ob enidas de
kgCO2/kWh
Pág. 64 Memo ia
Según lo p e is o, p e alecen los HDD en in ie no y los CDD en e ano. Sin emba go,
como simpli icación, se asigna án cie os meses exclusi amen e a la e ige ación y o os
a la cale acción. Es o es ú il an o pa a op imiza el endimien o é mico como pa a educi
el cos e compu acional al calcula las dis in as demandas ene gé icas asociadas a las
bombas de calo .
Pa a log a es o, se ealiza á el siguien e il ado:
i ([HDDm > 12·d ] ∧ |HDDm - CDDm| > 2500) → HDDm & HDDma; else HDDm & HDDma = 0
i ([CDDm > 12·d ] ∧ |HDDm - CDDm| > 2500) → CDDm & CDDma; else CDDm & CDDma = 0
Se ob ienen modi icaciones en algunos HDDm y CDDm (Tabla 11) y (Figu a 36) :
HDDm
CDDm
Ene o
71691
0
Feb e o
53999
0
Ma zo
40381
0
Ab il
21317
0
Mayo
0
0
Junio
0
25579
Julio
0
46855
Agos o
0
45037
Sep iemb e
0
19242
Oc ub e
0
0
No iemb e
29562
0
Diciemb e
53509
0
Tabla 11: G ados día mensuales acumulados e ec i os
(ec. 9) y (ec. 10)
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 65
Figu a 36: G á ico de ba as de los g ados día mensuales acumulados e ec i os
Y po lo an o ambién se han modi icado los HDDm,a, y CDDm,a. Sus espec i os alo es
han sido almacenados en un Da aF ame pa a el pos e io uso.
Se puede conclui lo siguien e:
• Meses de cale acción: ene o, eb e o, ma zo, ab il, no iemb e, diciemb e.
• Meses de e ige ación: junio, julio, agos o, sep iemb e.
Habiendo conside ado el il ado, se p ocede a encon a los g ados día anuales (ec. 11) y
(ec. 12) y a almacena los en un nue o Da aF ame.
𝐻𝐷𝐷𝑎= ∑ 𝐻𝐷𝐷𝑚,𝑎
12
𝑚=1
𝐻𝐷𝐷𝑎= ∑ 𝐻𝐷𝐷𝑚,𝑎
12
𝑚=1
5.3. Demandas ene gé icas dia ias
Una ez se han ecogido las demandas de g ados Celsius de cale acción y e ige ación,
an o dia ias, mensuales como anuales, ya se pueden encon a las demandas dia ias de
cale acción y e ige ación con unidades de ene gía [kWh/m2]. Pa a ello se u iliza án las
siguien es exp esiones (ec. 15) y (ec. 16) [17]:
(ec. 11)
(ec. 12)
Pág. 66 Memo ia
𝑢𝑆𝐻(𝑑)=𝑢𝑆𝐻𝑟𝑒𝑓 ·𝐻𝐷𝐷(𝑑)
𝐻𝐷𝐷𝑎
𝑢𝐶𝐷(𝑑)=𝑢𝐶𝐷𝑟𝑒𝑓 ·𝐶𝐷𝐷(𝑑)
𝐶𝐷𝐷𝑎
Almacenando los esul ados ob enidos en el Da aF ame de la Tabla 12:
Tabla 12: Da aF ame de demandas ene gé icas dia ias
5.4. Pe il ho a io de cale acción y e ige ación
A con inuación, con el obje i o de dis ibui las demandas dia ias ob enidas, se deben
encon a las dis ibuciones ho a ias de cale acción y ío. Pa a ello se ha u ilizado la esis
doc o al de Edua do An onio Pina [20]. En es a, se analizan las demandas ene gé icas
anuales de cale acción y e ige ación en 100 i iendas de Za agoza de 100 m2 cada una,
y se ecogen los da os ho a ios en kW ag upándolos de mane a mensual.
Es e análisis se á muy ú il pa a e de mane a mensual como se dis ibuyen las dis in as
demandas ene gé icas, es deci , pa a de e mina qué can idad de la demanda ene gé ica
dia ia se u iliza en cada ho a del día sepa ado po meses.
A pesa de que los da os del es udio co esponden a la ciudad de Za agoza, se conside a
(ec. 13)
(ec. 14)
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 67
que pueden se u ilizados como base ep esen a i a pa a el p esen e p oyec o en
Ba celona debido a las simili udes climá icas en e ambas ciudades.
5.4.1. Cale acción
Los da os de cale acción en kW ob enidos de la esis de Edua do An onio Pina [20] son los
ecogidos en la siguien e abla:
Ho a
Ene o
Feb e o
Ma zo
Ab il
No iemb e
Diciemb e
1
0
0
0
0
0
0
2
0
0
0
0
0
0
3
0
0
0
0
0
0
4
0
0
0
0
0
0
5
0
0
0
0
0
0
6
0
0
0
0
0
0
7
273,9
231,1
126,2
53,6
151,5
284,5
8
264,1
222,5
121,7
51,7
146
274,1
9
248,4
209,3
114,4
48,6
137,3
257,5
10
232
195,7
107
45,3
128,4
240,8
11
221,5
186,7
102,1
43,3
122,4
229,9
12
214,8
181
99
42
118,8
222,9
13
204
172
94
40
112,9
211,9
14
197,7
166,6
91,1
38,6
109,3
205
15
186,5
157,3
86
36,5
103,2
193,6
16
171,9
145,1
79,3
33,6
95,2
178,7
17
250,8
151,9
59,3
16
96,4
184
18
243,5
175,3
62,9
16
109,3
183,3
19
213,1
179
73,7
21,9
115,1
183,6
20
212,4
164,6
74
22,7
114,1
181,7
21
160,7
123,8
46,8
16,6
67,2
131,8
22
198,1
166,5
76,3
28,4
102,9
164,1
23
0
0
0
0
0
0
24
0
0
0
0
0
0
To al dia io
3493,4
2828,4
1413,8
554,8
1830
3327,4
Tabla 13: Po encias de cale acción
Se pueden des aca las siguien es obse aciones:
• Pa a la cale acción se han conside ado los meses, de ene o, eb e o, ma zo,
ab il, no iemb e y diciemb e, de igual modo que en el p esen e es udio.
• Se obse a la no exis encia de demandas ene gé icas en e las 23pm y las
6am. En el p esen e es udio se conside a á de igual mane a es a simpli icación,
lo que signi ica á emisiones nulas de CO2 en es e ango ho a io.
• Los meses con más demanda ene gé ica son diciemb e y ene o.
Pág. 68 Memo ia
A a és de es os da os se puede ob ene la unción de dis ibución h pa a cada mes. Pa a
ello se p esen an los da os en la Tabla 14 y se ep esen an en el g á ico de la Figu a 37 el
pe il de cale acción h.
Ho a
Ene o
Feb e o
Ma zo
Ab il
No iemb e
Diciemb e
1
0
0
0
0
0
0
2
0
0
0
0
0
0
3
0
0
0
0
0
0
4
0
0
0
0
0
0
5
0
0
0
0
0
0
6
0
0
0
0
0
0
7
0,0784
0,0817
0,0893
0,0966
0,0828
0,0855
8
0,0756
0,0787
0,0861
0,0932
0,0798
0,0824
9
0,0711
0,074
0,0809
0,0876
0,075
0,0774
10
0,0664
0,0692
0,0757
0,0817
0,0702
0,0724
11
0,0634
0,066
0,0722
0,078
0,0669
0,0691
12
0,0615
0,064
0,07
0,0757
0,0649
0,067
13
0,0584
0,0608
0,0665
0,0721
0,0617
0,0637
14
0,0566
0,0589
0,0644
0,0696
0,0597
0,0616
15
0,0534
0,0556
0,0608
0,0658
0,0564
0,0582
16
0,0492
0,0513
0,0561
0,0606
0,052
0,0537
17
0,0718
0,0537
0,0419
0,0288
0,0527
0,0553
18
0,0697
0,062
0,0445
0,0288
0,0597
0,0551
19
0,061
0,0633
0,0521
0,0395
0,0629
0,0552
20
0,0608
0,0582
0,0523
0,0409
0,0623
0,0546
21
0,046
0,0438
0,0331
0,0299
0,0367
0,0396
22
0,0567
0,0589
0,054
0,0512
0,0562
0,0493
23
0
0
0
0
0
0
24
0
0
0
0
0
0
To al
1
1
1
1
1
1
Tabla 14: Funciones mensuales de dis ibución de cale acción h
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 69
Figu a 37: Rep esen ación g á ica de las unciones mensuales de dis ibución de cale acción h
Se obse a que po la mañana se ob iene una mayo demanda ene gé ica elacionada con
la cale acción debido a la necesidad de calen a la i ienda después de las bajas
empe a u as noc u nas. Adicionalmen e, se puede conclui que a lo la go del día es a
demanda a disminuyendo con un lige o epun e po la noche.
5.4.2. Re ige ación
De igual mane a se ecogen los da os de e ige ación en la Tabla 15:
Ho a
Junio
Julio
Agos o
Se iemb e
1
0
0
0
0
2
0
0
0
0
3
0
0
0
0
4
0
0
0
0
5
0
0
0
0
6
0
0
0
0
7
0
0
0
0
8
0
0
0
0
9
0
0
0
0
10
0
0
0
0
11
0
0
0
0
12
32,3
89,2
66,6
27,7
13
41,4
114,5
85,5
35,5
14
49,3
136,3
101,7
42,3
15
74,3
205,1
153,1
63,6
16
141,5
266,6
236,1
128,3
Pág. 70 Memo ia
17
129,1
234,9
202,2
109,7
18
31,4
129,6
81,9
23,5
19
23,1
110,8
67,2
13,9
20
13,7
89,5
54,9
8,8
21
11,5
91,2
53,7
7,7
22
12,3
70,8
41,4
6,5
23
0
0
0
0
24
0
0
0
0
To al dia io
559,9
1538,5
1144,3
467,5
Tabla 15: Po encias de e ige ación
Se pueden des aca las siguien es obse aciones:
• Pa a la e ige ación se han conside ado los meses de junio, julio agos o y
sep iemb e, de igual modo que en el p esen e es udio
• Se obse a una nue a simpli icación ho a ia, donde no hay demandas
ene gé icas en e las 23pm y las 11am po el mismo mo i o que en la
cale acción.
• Los meses con más demanda ene gé ica son julio y agos o.
A con inuación, se p esen an los da os del pe il ho a io c en la Tabla 16 y su
ep esen ación g á ica en la Figu a 38 pa a cada mes:
Ho a
Junio
Julio
Agos o
Sep iemb e
1
0
0
0
0
2
0
0
0
0
3
0
0
0
0
4
0
0
0
0
5
0
0
0
0
6
0
0
0
0
7
0
0
0
0
8
0
0
0
0
9
0
0
0
0
10
0
0
0
0
11
0
0
0
0
12
0,0577
0,058
0,0582
0,0593
13
0,0739
0,0744
0,0747
0,0759
14
0,0881
0,0886
0,0889
0,0905
15
0,1327
0,1333
0,1338
0,136
16
0,2527
0,1733
0,2063
0,2744
17
0,2306
0,1527
0,1767
0,2347
18
0,0561
0,0842
0,0716
0,0503
19
0,0413
0,072
0,0587
0,0297
20
0,0245
0,0582
0,048
0,0188
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 71
21
0,0205
0,0593
0,0469
0,0165
22
0,022
0,046
0,0362
0,0139
23
0
0
0
0
24
0
0
0
0
Tabla 16: Funciones mensuales de dis ibución de e ige ación c
Figu a 38: Rep esen ación g á ica de las unciones mensuales de dis ibución de e ige ación c
La demanda aumen a desde la mañana has a el mediodía, coincidiendo con las
empe a u as más al as del día, y disminuye de mane a no able a medida que a anza el
día.
5.5. Demandas ene gé icas ho a ias
Finalmen e, con las unciones de dis ibución ho a ia de cale acción ( h) y e ige ación ( c),
las demandas ene gé icas dia ias (uSH(d) y uCD(d)) y el á ea (A) en m2 de la i ienda que
se analiza, se pueden encon a las demandas ene gé icas ho a ias en kWh según las
exp esiones (ec. 15) y (ec.16):
𝑢𝑆𝐻(ℎ)=𝑓ℎ(𝑑,ℎ)·𝑢𝑆𝐻(𝑑)·𝐴
𝑢𝐶𝐷(ℎ)=𝑓𝑐(𝑑,ℎ)·𝑢𝐶𝐷(𝑑)·𝐴
El oco de es e p oyec o es á pues o en la ciudad de Ba celona, de es e modo, se ha
decidido conside a el á ea co espondien e a odas las i iendas del sec o esidencial de
la ciudad. En los úl imos años los me os cuad ados de i ienda ocupados po pe sonas
(ec. 15)
(ec. 16)
Pág. 72 Memo ia
ísicas se han man enido en e 53.000.000 y 55.000.000 me os cuad ados, según el po al
de da os del ayun amien o de Ba celona [21], po lo an o, se ha seleccionado el alo
p omedio u ilizando un á ea ‘A’ de 54.000.000 m2.
Se han almacenado odas las demandas ene gé icas ho a ias en el siguien e Da aF ame
(Tabla 17):
Tabla 17: Da aF ame de demandas ene gé icas ho a ias
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 73
6. CONSUMOS ENERGÉTICOS Y EMISIONES DE
CO2
6.1. In oducción
En es e apa ado, se calcula án los consumos necesa ios de los sis emas ene gé icos pa a
sa is ace la demanda es imada du an e los 12 años que aba ca el es udio. Pos e io men e,
a pa i de es os consumos, se calcula án las co espondien es emisiones de CO2 de
Ba celona.
De es e modo, se han conside ado dos casos:
1) Toda la demanda es cubie a po bombas de calo (obje i o del es udio).
2) Toda la demanda es cubie a po calde as de gas y ai e acondicionado
con encional.
Aunque el p esen e es udio se ocaliza en las bombas de calo , esul a de especial in e és
calcula ambién las emisiones asociadas a la calde a de gas y ai e acondicionado. Es os
sis emas ene gé icos es án ampliamen e no malizados en la sociedad y son u ilizados
ambién pa a cale acción y e ige ación, espec i amen e. En consecuencia, las
conclusiones elacionadas con el CO2 que se ob engan pa a las bombas de calo pod án
se con ex ualizadas y compa adas con las calde as de gas y ai es acondicionados.
Todos los consumos y emisiones se án almacenados en dis in os Da aF ames.
6.2. Bombas de calo : consumos y emisiones de CO2
Las bombas de calo p esen an dis in os coe icien es de endimien o, el COP y el EER.
Figu a 39: Esquema de endimien o de la bomba de calo
• COP: elación en e el calo p oducido y la elec icidad necesa ia pa a gene a lo.
Bomba de calo
COP=4; EER=3
uSH
uCD
Eelec
Pág. 80 Memo ia
Figu a 43: Mapa de calo de las u u as educciones po cen uales de las emisiones mensuales
po ho a del día de las bombas de calo espec o los años his ó icos
Ob eniendo las siguien es conclusiones:
• Se obse an educciones de las emisiones en odos los casos.
• En la cale acción las educciones más des acables son en junio y julio ob enido
educciones en e el 40 y el 50% en odas las anjas ho a ias, mien as que en
agos o y sep iemb e es as educciones son en e el 20 y 40%.
• En e ige ación, las educciones ienen más a iabilidad según el mes:
o No iemb e y diciemb e: en e 43 y 57%. Las más ele adas.
o Feb e o: en e 7 y 20%. Las más bajas.
o Ene o y ma zo: en e 23 y 38%
o Ab il: en e 42 y 49%
Es a compa a i a mues a una educción signi ica i a de las emisiones en odas las anjas
ho a ias donde hay demanda ene gé ica en e los da os his ó icos (2014-2023) y los da os
u u os (2024-2026). Es a educción es á signi ica i amen e elacionada con las emisiones
de la ed eléc ica
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 81
7.1.3. Compa a i a de allada: da os his ó icos ecien es s da os u u os
Se ha obse ado que la endencia de las emisiones de la bomba de calo en los úl imos
años de los da os his ó icos mues a una disminución en compa ación con los alo es de
los p ime os años. Po ello, se ha conside ado con enien e ealiza el mismo análisis que
en el apa ado an e io , pe o en ocándose en una compa ación en e los es úl imos años
de los da os his ó icos más ecien es (2021-2023) en e los es años de da os u u os
encon ados (2024-2026).
Figu a 44: G á ico de se ie empo al de las emisiones ho a ias de CO2 his ó icas ecien es y
u u as de las bombas de calo
La e olución empo al de la Figu a 44 mues a que an o las emisiones his ó icas como
u u as son del mismo o den de magni ud, sin p esen a de mane a e iden e ninguna
disminución des acable. Adicionalmen e, como se ha mencionado an e io men e, es os 6
años ecogen emisiones anuales simila es en e 2 y 3 millones de kgCO2.
Nue amen e se ob end án las emisiones ho a ias p omedias según el mes del año pa a
ambos pe iodos. Es os esul ados se encuen an en las ablas del anexo 1.
De igual modo que en apa ado an e io , los esul ados de las Tablas se mues an en un
mapa de calo (Figu a 45).
Pág. 82 Memo ia
Figu a 45: Mapas de calo de las emisiones his ó icas ecien es y u u as p omedias mensuales
po ho a del día de las bombas de calo
Con las ablas y los mapas de calo se puede obse a que la dis ibución de emisiones a
lo la go del día es simila al de la compa ación an e io , con los alo es más ele adas en
los mismos pe iodos: en cale acción en e las 15 pm y 18pm de julio y agos o, y en
e ige ación, en e las 7am y 10 am de ene o y diciemb e.
Asimismo, se ap ecia de mane a más no o ia el cambio en el o den de magni ud de las
emisiones p omedias his ó icas de los años más ecien es, esul ando es as muy simila es
a las u u as. Es o di icul a la compa ación di ec a, po lo que se á muy ú il gene a el
co espondien e mapa de calo de las educciones po cen uales.
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 83
Figu a 46: Mapa de calo de las u u as educciones po cen uales de las emisiones mensuales
po ho a del día de las bombas de calo espec o los años his ó icos ecien es
Ob eniendo las siguien es conclusiones:
• No se obse an educciones de emisiones en odos los casos.
• En cale acción, las educciones más des acables se obse an en junio, con alo es
en e el 13% y 20% en odas las anjas ho a ias. No obs an e, en julio, agos o y
sep iemb e, las educciones son más bajas, oscilando en e el 0% y 11%, e incluso
se egis an lige os aumen os en las emisiones, en e el 0% y 5,8%, en las anjas
ho a ias de 17:00 pm y 18:00 pm.
• En e ige ación, no iemb e, diciemb e y ma zo p esen an educciones de en e el
10% y 23% en odas las anjas ho a ias, mien as que en ene o las educciones
son meno es, en e el 2% y 6%. Po o o lado, ab il es el mes con mayo es
educciones, alcanzando alo es en e el 40,8% y 46%. Sin emba go, en eb e o
se obse a un aumen o de las emisiones de en e el 13% y 24%, ambién en odas
las anjas ho a ias.
En es a compa ación, se puede conclui que las emisiones anuales u u as son simila es a
las his ó icas ecien es, man eniendo ni eles bajos y gene ando lige as educciones en las
emisiones ho a ias p omedio en la mayo pa e de los meses analizados, con la excepción
de eb e o y algunas ho as pun uales du an e las a des de e ano.
Pág. 84 Memo ia
7.2. Impac o ambien al de las calde as de gas + AA
De mane a análoga a las bombas de calo , se analiza á la e olución de las emisiones de
CO2 de las calde as de gas + AA en las mismas ci cuns ancias. Pa a ello, se ep esen an
los esul ados ho a ios p e iamen e calculados en el capí ulo 6 en la Figu a 47:
Figu a 47: G á ico de se ie empo al de las emisiones ho a ias de CO2 his ó icas y u u as de las
calde as de gas + AA
Se des acan las siguien es obse aciones:
• Se obse a de mane a e iden e una di e encia en e las emisiones gene adas pa a
cub i las demandas de cale acción con calde a de gas (picos ele ados ce canos
a 12.500 kgCO2/ho a) y las emisiones gene adas pa a cub i las demandas de
e ige ación con AA (picos bajos ce canos a 2500 kgCO2/ho a)
• Las emisiones de CO2 de las calde as de gas (cale acción) se man ienen ele adas
a lo la go de los años, an o en los años his ó icos como en los u u os, ya que su
o igen p o iene de la combus ión de gas na u al, un p oceso que ine i ablemen e
conlle a emisiones signi ica i as. A di e encia de la elec icidad, no exis e la
posibilidad de modi ica la uen e ene gé ica de es as calde as pa a educi las
emisiones.
• Sin emba go, las emisiones de CO2 del AA ( e ige ación), al depende de la ed
eléc ica, e olucionan del mismo modo que es a. Teniendo una diminución de las
emisiones a pa i del 2019 y man eniéndose en es os alo es bajos en los años
u u os.
Las emisiones o ales anuales se p esen an en la Tabla:
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 85
Año
EMISIONES CO2 (CALDERA DE GAS+AC)
2014
14.266.241
2015
14.415.091
2016
14.003.770
2017
14.144.217
2018
14.004.066
2019
13.737.082
2020
13.594.447
2021
13.438.425
2022
13.735.316
2023
13.419.867
2024
13.405.064
2025
13.651.468
2026
13.454.211
Tabla 21: Emisiones de CO2 anuales o ales de la calde a de gas + AA
Se obse an emisiones de ap oximadamen e 14 millones de kg de CO₂ anuales en los
años p e ios a 2019, las cuales se educen lige amen e a 13,5 millones de kilog amos en
los años pos e io es, incluyendo los años u u os (2024-2026). Es o es debido a la
educción de emisiones del AA mencionado an e io men e.
7.3. Compa a i a: emisiones de CO2 de las bombas de calo
s calde a de gas + AA
Una ez se han analizado las emisiones de CO2 que gene a ía la bomba de calo y la
calde a de gas + AA en la ciudad de Ba celona en las mismas condiciones, es con enien e
compa a es as ecnologías pa a con ex ualiza los esul ados ob enidos de las bombas de
calo . Pa a ello se compa a án las emisiones ho a ias y anuales p e iamen e
mencionadas.
7.3.1. Compa a i a ho a ia
P ime amen e, se ep esen a án odas las emisiones ho a ias en la Figu a 48:
Pág. 86 Memo ia
Figu a 48: G á ico de se ie empo al de las emisiones ho a ias de CO2 his ó icas y u u as de las
bombas de calo y el conjun o calde a de gas y ai e acondicionado
• En los meses de cale acción, las emisiones ho a ias de la calde a de gas alcanzan
picos supe io es a 12500 kgCO2/h cons an emen e, an o en los años his ó icos
como en los u u os, mien as que, con las bombas de calo , es os alo es a a ez
supe an los 8000 kgCO2/h en los años p e ios al 2019 y, en los años pos e io es,
los picos disminuyen signi ica i amen e, si uándose en el o den de 3000 kgCO2/h.
• En los meses de e ige ación, las emisiones asociadas a las bombas de calo son
supe io es ya que el sis ema ene gé ico con encional escogido pa a la
compa ación ha sido un ai e acondicionado de mayo e iciencia. No obs an e, es a
elección iene como obje i o demos a que, incluso u ilizando un sis ema diseñado
exclusi amen e pa a la e ige ación y combinándolo con las calde as de gas pa a
la cale acción, las emisiones anuales conjun as de ambos sis emas siguen siendo
muy supe io es espec o las bombas de calo . Pos e io men e con la compa a i a
anual se e i ica á nue amen e es a a i mación.
7.3.2. Compa a i a anual
A con inuación, se ep esen a á g á icamen e las emisiones anuales o ales de CO2 de
ambos escena ios en la Figu a 49. Adicionalmen e, se ecoge án las emisiones de CO2
que se aho a ía con el uso de bomba de calo en ez de calde a de gas + AA en la Tabla
22.
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 87
Figu a 49: G á ico de se ie empo al de las emisiones de CO2 anuales o ales de la bomba de
calo s el conjun o calde a de gas + AA
Año
Reducción de emisiones de CO2 con el
uso de bombas de calo (kgCO2)
2014
10.229.319
2015
8.656.632
2016
9.162.116
2017
8.056.859
2018
9.076.492
2019
9.829.748
2020
10.866.719
2021
10.887.636
2022
10.309.514
2023
11.245.328
2024
11.203.411
2025
10.635.654
2026
11.184.806
Tabla 22: Reducción de las emisiones de CO2 con el uso de bombas de calo espec o la calde a de
gas + AA
Pág. 88 Memo ia
Se des acan las siguien es conclusiones:
• Se e idencia que la gene ación de elec icidad, p incipal o igen de las emisiones
de las bombas de calo , es á muy lejos de emi i la can idad de CO2 que gene a la
combus ión de gas na u al de las calde as de gas.
• Se isualiza nue amen e la endencia a disminui las emisiones an o en el conjun o
calde a de gas + AA como en las bombas de calo g acias p incipalmen e a la
e olución de la ed eléc ica.
• Si se u iliza an las bombas de calo pa a sa is ace las demandas ene gé icas de
Ba celona en ez de la calde a de gas + AA, en los años his ó icos y u u os se
e i a ía emi i , ap oximadamen e, 10 y 11 millones de kg de CO2 anuales
espec i amen e.
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 89
8. RESULTADOS DEL IMPACTO ECONÓMICO
En el p esen e capí ulo se lle a á a cabo un análisis de los esul ados económicos de las
bombas de calo y del conjun o calde a de gas + AA, pa a pos e io men e ealiza una
compa a i a anual y obse a si las bombas de calo mues an his ó icamen e y en los
p óximos años un impac o económico a o able en e los sis emas ene gé icos
con encionales mencionados.
8.1. Impac o económico de las bombas de calo
Con el obje i o de encon a el p ecio que le cos a ía al conjun o de esiden es de
Ba celona cub i las demandas de cale acción y e ige ación con bombas de calo en los
años de es udio, es necesa io conside a el indicado p e iamen e analizado “€/kWh”, cuyo
g á ico de se ie empo al se p esen a en la Figu a 50:
Figu a 50: G á ico de se ie empo al de los da os ho a ios his ó icos y u u os del indicado
€/kWh
Como se ha mencionado en apa ados an e io es y como se puede obse a en el g á ico
de se ie empo al, el indicado en los años u u os oma los da os de los úl imos es años
his ó icos sus i uyendo las anomalías que supe an los 0,15 €/kWh po es e mismo alo .
De es e modo, mul iplicando el indicado con los consumos eléc icos de la bomba de calo
encon ados p e iamen e, se ob iene la e olución ho a ia del cos e de es os sis emas
ene gé icos (Figu a 51):
Pág. 96 Memo ia
Se pueden des aca las siguien es obse aciones:
• Los cos es anuales o ales de la bomba de calo y del conjun o calde a de gas +
AA siguen la misma endencia en odos los años del es udio (2014-2026).
• En los años p e ios al 2021, los cos es de la bomba de calo son ela i amen e
in e io es a los de la calde a de cas + AA, consiguiendo un aho o en e 100 y 600
mil eu os anuales, des acando unos aho os p ác icamen e nulos en el 2020 (año
de la pandemia).
• En 2021 y 2023 los aho os con el uso de bomba de calo aumen an
conside ablemen e has a un millón de eu os anuales.
• En 2022, a pesa de que an o el gas na u al como la elec icidad suben de p ecio
conside ablemen e, el c ecimien o desmesu ado del p ecio del gas na u al hace
que el aho o con el uso de bombas de calo ascienda a más de 3 millones de
eu os.
• Respec o los años u u os, la endencia es que disminuyan los cos es, man eniendo
nue amen e aho os en e 100 y 600 mil eu os anuales en 2024 y 2026 con el uso
de bombas de calo .
• En 2025 el cos e del uso de las bombas de calo es lige amen e supe io al de la
calde a de gas + AA, consecuen emen e, no se ob iene aho o económico.
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 97
9. PLANIFICACIÓN
En el p esen e capí ulo, se mues a la plani icación lle ada a cabo pa a la ealización del
p oyec o median e el siguien e Diag ama de Gan agmen ado en dos pa es pa a su
co ec a isualización:
Figu a 55: Diag ama de Gan del documen o, pa e 1
Figu a 56: Diag ama de Gan del documen o, pa e 2
Pág. 98 Memo ia
A con inuación, se p esen a una leyenda con el í ulo de cada capí ulo pa a acili a la
in e p e ación del diag ama de Gan :
Núme o de
capí ulo
Desc ipción
1
P e acio
2
In oducción
3
De inición de bomba de calo
4
Análisis y p edicción de indicado es de la ed
eléc ica con el uso de da a science
5
Demandas de cale acción y e ige ación
6
Consumos ene gé icos y emisiones de CO2
7
Resul ados del impac o ambien al
8
Resul ados del impac o económico
9
Plani icación
10
Es udio económico
11
Es udio ambien al
12
Es udio social
13
Conclusiones
14
Bibliog a ía
Tabla 27: Leyenda de los capí ulos del documen o
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 99
10. ESTUDIO ECONÓMICO
En el p esen e capí ulo, se ealiza á el es udio económico co espondien e a la ealización
del p oyec o. De es e modo, se analiza án los cos es elacionados con las ho as de
ingenie ía, cos es ope a i os y o os ipos de gas os. Finalmen e se p esen a á el esumen
económico del p oyec o en o ma o abla.
10.1. Cos es ho as de ingenie ía
Con abilizando los días y ho as abajadas en el p oyec o, y asumiendo una a i a de
15€/ho a po los se icios de ingenie ía p es ados, se ecoge la siguien e abla:
Mes (desglosado po semanas)
Días abajados
Ho as abajadas
Cos e ho as de
ingenie ía
Julio
7
14
210
€
Semana 27: 1/07/2024 - 7/07/2024
3
6
90
€
Semana 28: 8/07/2024 - 14/07/2024
4
8
120
€
Sep iemb e
12
46
690
€
Semana 38: 16/09/2024 - 22/09/2024
5
20
300
€
Semana 39: 23/09/2024 - 29/09/2024
5
20
300
€
Semana 40: 30/09/2024 - 6/10/2024
2
6
90
€
Oc ub e
22
105
1575
€
Semana 40: 30/09/2024 - 6/10/2024
4
20
300
€
Semana 41: 7/10/2024 - 13/10/2024
6
25
375
€
Semana 42: 14/10/2024 - 20/10/2024
5
25
375
€
Semana 43: 21/10/2024 - 27/10/2024
4
20
300
€
Semana 44: 28/10/2024 - 3/11/2024
3
15
225
€
No iemb e
18
90
1350
€
Semana 44: 28/10/2024 - 3/11/2024
1
5
75
€
Semana 45: 4/11/2024 - 10/11/2024
4
20
300
€
Pág. 100 Memo ia
Semana 46: 11/11/2024 - 17/11/2024
6
25
375
€
Semana 47: 18/11/2024 - 24/11/2024
3
25
375
€
Semana 48: 25/11/2024 - 1/12/2024
4
15
225
€
Diciemb e
19
99
1485
€
Semana 49: 2/12/2024 - 8/12/2024
6
30
450
€
Semana 50: 9/12/2024 - 15/12/2024
5
25
375
€
Semana 51: 16/12/2024 - 22/12/2024
6
30
450
€
Semana 52: 23/12/2024 - 29/12/2024
2
14
210
€
Semana 53: 30/12/2024 - 5/01/2025
0
0
0
€
Ene o
11
65
975
€
Semana 1: 30/12/2024 - 5/01/2025
2
10
150
€
Semana 2: 6/01/2025 - 12/01/2025
4
25
375
€
Semana 3: 13/01/2025 - 19/01/2025
5
30
450
€
TOTAL:
89 días
419 ho as
6285
€
Tabla 28: Cos e ho as de ingenie ía po meses
10.2. Cos es ope a i os
En es e apa ado se conside a án los gas os elacionados con elec icidad y agua
consumida.
10.2.1. Elec icidad:
Los disposi i os que equie en de un consumo eléc ico u ilizados pa a la ealización del
p oyec o son los siguien es:
• Po á il MSI P es ige 14 A11SCS-038ES, 15-90W.
• Moni o ASUS TUF Gaming VG249Q3, 39,9W.
• Luz LED, 24W.
• Es u a eléc ica DR.PREPARE, 600W.
Con las po encias de los disposi i os y las ho as de uso de cada uno de ellos se
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 101
encon a án los consumos ene gé icos en kWh.
Como se ha demos ado en el p oyec o, el p ecio del €/kWh a ía según la ho a del día.
Es e es udio se ha ealizado mayo i a iamen e du an e la a de, aunque en algunos días
ambién se ha ealizado po la mañana y en ho as noc u nas. De es e modo, se ha
seleccionado un p ecio medio de 0,115 €/kWh pa a odas las ho as conside adas.
Disposi i o u ilizado
Po encia (W)
Ho as de uso
Consumo (kWh)
Cos e
Po á il MSI
52,50
419
22,00
2,53
€
Moni o ASUS
39,90
419
16,72
1,92
€
Luz LED
24,00
419
10,06
1,16
€
Es u a eléc ica
600,00
30
18,00
2,07
€
TOTAL:
66,77
7,68
€
Tabla 29: Cos es ope a i os: consumos de elec icidad según el disposi i o
Se ha conside ado una po encia media de 52,5W del po á il MSI, den o del ango 15-
90W, dado que la ealización del p oyec o no p esen a un cos e compu acional muy
ele ado.
Cabe des aca que el po á il, el moni o y la luz LED han sido u ilizados du an e odo el
p oyec o, mien as que la es u a eléc ica ha sido u ilizada únicamen e en 30 ho as du an e
el mes de no iemb e y diciemb e.
10.2.2. Agua
El consumo de agua pa a la ealización del p oyec o es á elacionado con las necesidades
básicas del edac o du an e su ejecución, p incipalmen e aquellas inculadas con el uso
del cua o de baño.
El consumo medio de agua po pe sona en una i ienda es de 142 li os/día, lo que
equi ale a 5,9 li os/ho a. De es e o al, ap oximadamen e un 73% se u iliza en el cua o de
baño. Den o de es e espacio, el 39% del consumo a asociado al uso del inodo o y gas o
de agua que son las que se conside a an [27]. Consecuen emen e, el consumo de agua
pa a es e p oyec o se á 5,9 l/h · 0,73 · 0,39, esul ando en 1,68 l/h, o 0,00168 m3/h.
Según el es udio de Ta i as de 2022 [28], el p ecio medio de agua pa a uso domés ico en
España es de 1,97€/m3, alo que se u iliza á pa a calcula los cos es de agua del p esen e
es udio ecogidos en la Tabla 30.
Pág. 102 Memo ia
Mes
Ho as
abajadas
Consumo de
agua (m3)
Cos e
Julio
14
0,0235
0,05
€
Sep iemb e
46
0,0773
0,15
€
Oc ub e
105
0,1764
0,35
€
No iemb e
90
0,1512
0,30
€
Diciemb e
99
0,1663
0,33
€
Ene o
65
0,1092
0,22
€
TOTAL:
0,7039 m3
1,39
€
Tabla 30: Cos es ope a i os: consumo mensual de agua
10.3. Cos es adicionales
Adicionalmen e se deben conside a o o ipo de cos es ecogidos en el p esen e apa ado.
Desc ipción
Can idad/Uso
Cos e uni a io
Cos e o al
Licencia Mic oso 365
6 meses
5,60 €
33,60 €
Ta je a anspo e público -Jo e
2 unidades
35,29 €
70,58 €
Pack 80 hojas miquel ius
1 unidad
5,85 €
5,85 €
P oduc os de esc i u a
1 unidad
2,55 €
2,55 €
Ga a a 8l agua Ribes
8 unidades
1,65 €
13,20 €
An i i us
Equipo amo izado
19,99 €
0 €
Po á il MSI
Equipo amo izado
1.124,75 €
0 €
Moni o ASUS
Equipo amo izado
129,50 €
0 €
Luz LED
Equipo amo izado
25,40 €
0 €
Es u a eléc ica
Equipo amo izado
39,99 €
0 €
TOTAL:
125,78 €
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 103
Tabla 31: Cos es adicionales
Los cos es uni a ios han sido conside ados sin el IVA.
10.4. Resumen cos es o ales
Desc ipción
Can idad
Cos e uni a io
To al, sin IVA
To al, con IVA
Cos es ho as de ingenie ía
419 h
15 €/ho a
6.285 €
7.605 €
Cos es ope acionales (elec icidad)
66,77 kWh
0,115 €/kWh
7,68 €
9 €
Cos es ope acionales (agua)
0,7039 m3
1,97 €/m3
1,39 €
2 €
Cos es adicionales
-
-
125,78 €
152 €
TOTAL:
6.420 €
7.768,02 €
Tabla 32: Cos es o ales
El p ecio o al del es udio con IVA (21%) asciende a 7.768,02 €.
Pág. 104 Memo ia
11. ESTUDIO AMBIENTAL
Tal y como se ha indicado en el p esen e abajo, el camino hacia una sociedad sos enible
es un obje i o undamen al de la sociedad. Po ello, es necesa io de e mina ambién el
impac o ambien al que ha conlle ado la ealización de es e es udio. A con inuación, se
de alla dicho impac o en dis in os ámbi os:
• Ene gía o al consumida: conside ando la po encia de los dis in os disposi i os
eléc icos mencionados en el es udio económico y sus espec i as ho as de uso,
el consumo ene gé ico asciende a 66,77 kWh.
• kg de CO2 emi idos: la única uen e elacionada con la huella de ca bono de es e
p oyec o es aquella elacionada con el consumo ene gé ico de los disposi i os
eléc icos. Como se ha ido mencionando a lo la go del in o me, pa a de e mina
es as emisiones de CO2, es necesa io conside a el alo del indicado
kgCO2/kWh, el cual a ía según la ho a del día.
No obs an e, como el p oyec o se ha ealizado en dis in os momen os a lo la go de
los meses, se ha decidido u iliza el alo p omedio de las p edicciones ealizadas
pa a el 2024, que co esponde a 0,1137 kgCO2/kWh.
𝐻𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑜 =0,1137 𝑘𝑔𝐶𝑂2
𝑘𝑊ℎ · 66,77 𝑘𝑊ℎ= 7,591 𝑘𝑔𝐶𝑂2
• Agua consumida: el consumo de agua se ha calculado an e io men e llegando a
un o al de 0,7039m3
No se p esen an esiduos óxicos ni ningún o o ipo de con aminan e que pueda gene a
es e abajo.
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 105
12. ESTUDIO SOCIAL
Todo p oyec o cien í ico y ecnológico no solo debe abo da cues iones écnicas,
económicas y medioambien ales, sino ambién debe asegu a que es e sea inclusi o y
p omue a la igualdad de géne o. El p esen e es udio, en ocado en las emisiones de CO2
gene adas po las bombas de calo , no es una excepción.
Un aspec o cen al de es e p oyec o es su en oque inclusi o. La inclusión no solo se e ie e
a la accesibilidad ísica o social, sino ambién a ga an iza que los esul ados de un
p oyec o sean equi a i os y bene iciosos pa a cualquie pe sona que se pueda e
in oluc ada, independien emen e de su géne o, ni el socioeconómico, o igen é ico, e c. En
es e sen ido, el p oyec o ha sido ealizado pa a o ece in o mación y esul ados en el que
odas las pe sonas, sin excepción, puedan bene icia se.
El p oyec o ambién es de i al impo ancia a ni el de conciencia a la gen e sob e la
si uación del cambio climá ico. En es e se busca da a conoce las can idades exac as de
CO2 que se emi en y se emi i án con el uso de bombas de calo en el sec o esidencial de
Ba celona, con ibuyendo a aumen a la conciencia pública sob e el impac o de nues as
acciones co idianas elacionadas con la cale acción y e ige ación.
Conoce las ci as de las emisiones de CO2 de las bombas de calo y compa a las con
o os sis emas con encionales, como las calde as de gas, no solo a o ece a la conciencia
pública espec o la impo ancia del cambio climá ico, sino ambién da a conoce las
bombas de calo , un sis ema de cale acción y e ige ación que se ha ido popula izando en
los úl imos años, no solo po sus bajas emisiones, sino ambién po su al a e iciencia
ene gé ica y económica.
En conclusión, el p esen e es udio iene una dimensión social c ucial, al da a conoce las
bombas de calo como sis ema ene gé ico con emisiones de CO2 in e io es en e o os
sis emas, des acando ambién la impo ancia del o igen de la elec icidad en el impac o
ambien al. Adicionalmen e, el p oyec o iene un en oque inclusi o p omo iendo el bene icio
de es e pa a odos, sin disc iminación alguna.
Pág. 112 Memo ia
Ho a
Ene o
Feb e o
Ma zo
Ab il
Junio
Julio
Agos o
Sep iemb e
No iemb e
Diciemb e
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
3
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
4
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
5
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
6
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
7
1357,67
1360,16
710,46
352,34
0,00
0,00
0,00
0,00
552,85
999,15
8
1264,99
1253,96
651,22
312,40
0,00
0,00
0,00
0,00
519,84
934,55
9
1127,74
1097,31
541,68
257,09
0,00
0,00
0,00
0,00
451,61
834,49
10
1004,40
964,91
470,51
225,55
0,00
0,00
0,00
0,00
392,40
735,69
11
937,93
887,16
431,91
210,00
0,00
0,00
0,00
0,00
361,51
679,54
12
893,92
843,63
413,47
200,64
227,92
428,93
449,16
220,81
347,44
653,19
13
849,77
799,01
391,56
186,49
286,93
543,12
567,52
276,76
332,07
629,36
14
827,73
778,63
383,01
180,22
335,20
639,18
663,85
326,17
327,90
629,60
15
797,81
750,09
368,95
173,89
514,00
977,67
1018,97
510,39
324,31
620,16
16
774,63
723,69
353,40
164,96
1012,85
1305,14
1616,93
1105,14
329,20
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17
1235,51
818,59
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18
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325,14
88,23
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705,31
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248,52
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19
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20
1068,64
943,15
403,75
136,49
121,31
561,08
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99,72
429,72
658,27
21
784,50
697,99
247,36
95,79
101,59
568,76
485,11
84,71
249,35
464,93
22
968,75
957,42
403,26
162,43
110,57
450,89
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71,80
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23
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Tabla 34: Emisiones u u as p omedias mensuales po ho a del día de las bombas de calo
Uso de da a science en el impac o ambien al his ó ico y u u o de las bombes de calo Pág. 113
Ho a
Ene o
Feb e o
Ma zo
Ab il
Junio
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Sep iemb e
No iemb e
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0
0
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0
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0
0
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12
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525,76
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278,35
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471,46
237,49
441,58
743,00
13
889,27
653,53
498,23
332,58
349,45
562,21
588,62
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14
872,14
640,93
486,03
319,35
414,33
659,66
689,12
352,03
411,76
703,79
15
848,37
621,86
468,86
306,56
628,37
996,08
1041,53
534,65
410,50
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16
825,78
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451,37
286,70
1210,94
1305,96
1632,04
1118,59
418,27
707,38
17
1310,95
694,61
365,65
141,02
1130,43
1182,85
1438,35
1022,70
467,82
779,35
18
1287,37
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149,00
291,46
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19
1117,44
862,41
502,46
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229,01
638,70
581,46
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545,95
757,32
20
1096,59
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528,21
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21
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22
1037,15
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Tabla 35: Emisiones his ó icas ecien es ho a ias p omedias según el mes del año de las bombas de
calo
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