Evolución urbana sostenible a través de las instalaciones de iluminación

Laburpena

Las contribuciones que componen esta Tesis proponen el uso de las instalaciones de iluminación para mejorar la eficiencia energética en las ciudades centrando la investigación en instalaciones de iluminación en edificios, instalaciones deportivas y alumbrado público viario. Estas instalaciones se caracterizan por su alto consumo eléctrico y su baja eficiencia energética. Además de la eficiencia energética, las mejoras se extienden a los objetivos primarios del diseño como el confort o la seguridad, a la vez que permiten añadir otros nuevos como la estética o la durabilidad. La investigación ha considerado tanto la fase de explotación de los sistemas de iluminación como la fase de diseño de sus instalaciones. En este sentido, se han analizado estructuras singulares de las ciudades como los estadios de fútbol de nivel competitivo profesional. Estos son centros neurálgicos de una ciudad, sobre los que se desarrollan y condicionan amplios bloques urbanos y que suponen, puntos muy visibles y reconocibles de las ciudades. Se trata de centros de grandes dimensiones, abiertos y con unos requisitos lumínicos que han aumentado considerablemente en los últimos años y que los convierten en las instalaciones de alumbrado de mayor potencia e intensidad de estos entornos. Esta elevada potencia tiene mucha relevancia en aspectos como la distribución de energía eléctrica o aspectos medioambientales como la contaminación lumínica. Por otra parte, se ha estudiado la incorporación de las energías renovables en las instalaciones de iluminación, analizando la viabilidad de proyectos consistentes en instalaciones de alumbrado público alimentadas de manera autónoma con energía solar fotovoltaica. Este estudio de viabilidad se realiza de manera multidimensional, incluyendo aspectos técnicos, económicos, de sostenibilidad y aceptación social. En referencia a este último apartado, se presenta un estudio estadístico en el que se valora el grado de aceptación de la sociedad española de este tipo de tecnologías y de la percepción de viabilidad de su uso en los núcleos principales de los municipios, considerando aspectos como la mejora urbanística, la sostenibilidad, la seguridad operativa, el impacto visual y percepción de riesgo de vandalismo. También, con respecto al estudio de viabilidad económica, se comparan los costes entre realizar una instalación de iluminación LED fotovoltaica respecto a otra de iluminación LED conectada a la red de distribución en corriente alterna, con resultados luminotécnicos equivalentes y adaptada a la normativa vigente mediante la canalización subterránea del suministro eléctrico; esta comparación es especialmente significativa en instalaciones urbanas de nueva edificación, zonas aisladas o sin un acceso previsto a la electricidad. Por último, la infraestructura hardware de las redes de alumbrado público constituye una red mallada homogénea y constante de luminarias que se despliega a lo largo de toda la ciudad. Todos estos aspectos suponen una base suficiente para poder actuar como una estructura de comunicaciones para el desarrollo de una ciudad interconectada. La naturaleza digital de las luminarias LED y el desarrollo de las comunicaciones, tanto a través del medio físico de la propia línea eléctrica (PLC) como inalámbricas, ya permiten el desarrollo fiable de una arquitectura de telegestión o telecontrol propias de la red de alumbrado, que permite su regulación y su supervisión. De este modo, en muchas ciudades y municipios el alumbrado público ya constituye una red de nodos de comunicaciones que, más allá de la iluminación, puede considerarse el inicio de la columna vertebral de una instalación que puede permitir desplegar otros servicios e interconectar más infraestructuras. En este sentido, y de manea extendida, además de poder emplearse como red de comunicaciones, los mástiles, columnas o brazos de las luminarias pueden utilizarse como soporte estructural para dispositivos comunes de las ciudades inteligentes tales como gateways, sensores climáticos, sistemas de conteo de personas, sonómetros, cámaras de video, etc. En este trabajo, se ha realizado un estudio de las diferentes experiencias piloto que se están llevando a cabo en distintas entidades públicas locales de España (ayuntamientos, diputaciones, cabildos, etc.), y cómo los programas de financiación estatal están desarrollando y evolucionando sus planes específicos en base a los resultados que se van obteniendo y a los indicadores que los evalúan (KPIs), todo ello comparado con los resultados obtenidos en las principales ciudades europeas de referencia. Las contribuciones que componen esta Tesis proponen el uso de las instalaciones de iluminación para mejorar la eficiencia energética en las ciudades centrando la investigación en instalaciones de iluminación en edificios, instalaciones deportivas y alumbrado público viario. La investigación ha considerado tanto la fase de explotación de los sistemas de iluminación como la fase de diseño de sus instalaciones. En este sentido, se han analizado estructuras singulares de las ciudades como los estadios de fútbol de nivel competitivo profesional. Estos son centros neurálgicos de una ciudad, sobre los que se desarrollan y condicionan amplios bloques urbanos y que suponen, puntos muy visibles y reconocibles de las ciudades. Por otra parte, se ha estudiado la incorporación de las energías renovables en las instalaciones de iluminación, analizando la viabilidad de proyectos consistentes en instalaciones de alumbrado público alimentadas de manera autónoma con energía solar fotovoltaica. Este estudio de viabilidad se realiza de manera multidimensional, incluyendo aspectos técnicos, económicos, de sostenibilidad y aceptación social. Por último, la infraestructura hardware de las redes de alumbrado público constituye una red mallada homogénea y constante de luminarias que se despliega a lo largo de toda la ciudad. Esto representa una base suficiente para poder actuar como una estructura de comunicaciones de una ciudad interconectada. Además, los mástiles o brazos de las luminarias pueden utilizarse como soporte estructural para dispositivos comunes de las ciudades inteligentes tales como gateways, sensores climáticos, sistemas de conteo de personas, sonómetros, cámaras de video, etc. En este sentido, se ha realizado un estudio de las diferentes experiencias piloto que se están llevando a cabo en distintas entidades públicas locales de España y cómo los programas de financiación estatal están desarrollando y evolucionando sus planes específicos en base a los resultados que se van obteniendo y a los indicadores que los evalúan (KPIs).