TEULADES VERDES METODOLOGIA PER ÀNALISI COST

BENEFICI A NIVELL MUNICIPAL

Autora: Jara Forcadell Ortiz Màster Smart Cities 2013-2014

Tutor: Rodolfo de Castro Vila Universitat de Girona

• Introducció

– Definició, perqué enverdir teulades, avantatges...

• La metodologia

– Anàlisi dels avantatges

– Polítiques de promoció

– Model i resultats

• Conclusions

ÍNDEX

INTRODUCCIÓ

“Una TEULADA VERDA és una capa vegetal instal·lada al damunt d’una estructura artificial.”

- Teulada verda extensiva

- Teulada verda intensiva

INTRODUCCIÓ

PERQUÈ ENVERDIR LES TEULADES?

LES CIUTATS S’ENFRONTEN A NOMBROSOS PROBLEMES…

PERQUÈ ENVERDIR LES TEULADES?

INFRAESCTRUCTURA VERDA

LES CIUTATS S’ENFRONTEN A NOMBROSOS PROBLEMES…

Les teulades són el 40-50% de les superfícies impermeables en àrees urbanes. Això fa que tinguin un potencial enorme per ubicar-hi infraestructura verda.

PERQUÈ ENVERDIR LES TEULADES?

INFRAESCTRUCTURA VERDA

LES CIUTATS S’ENFRONTEN A NOMBROSOS PROBLEMES…

• Gestió de l’aigua de pluja

• Reducció effecte illa de calor urbana

• Absorció de CO2 i millora de la qualitat de l’aire METABOLISME URBÀ

• Millor rendiment tèrmic: major eficiència energètica

• Esmorteïment del soroll

• Major durada de l’aillament de la teulada EDIFICI

• Creació i conservació d’habitats naturals i biodivesitat.

• Explotació d’un espai en desús: com a jardí, hort urbà, espai públic verd…

• Contribució als espais verds urbans

ALTRES

AVANTATGES DE LES TEULADES VERDES

Tot i aportar un ampli ventall d’avantatges tant mediambientals, socials com econòmics, no hi ha encara a dia d’avui moltes teulades verdes.

2

Donat que poden aportar avantatges al ecosistema urbà en general, podria ser beneficiós per a un ajuntament promocionar aquesta tecnologia.

Una METODOLOGIA per avaluar

- Estalvis econòmics gràcies a les teulades verdes

- Costs de promoure’n la implementació

Per trobar períodes de retorn de la inversió adecuats.

METODOLOGIA

1. Identificar avantatges que la implementació de teulades verdes pot

tenir per la ciutat.

2. Quantificar els efectes identificats i els estalvis econòmics que poden

reportar al municipi.

3. Estudiar quines polítiques es poden aplicar per encoratjar la

implementació de teulades verdes i quin cost tindrien.

4. Sintetitzar tota aquesta informació en un model que permeti avaluar els

resultats per diferents escenaris de implementació.

Finalment, el municipi esta preparat per prendre decisions informades al

respecte de la implementació de teulades verdes.

METODOLOGIA

1. Identificar avantatges per la ciutat

AVANTATGE 1: GESTIÓ DE L’AIGUA DE PLUJA AVANTATGE 2: MITIGACIÓ EFECTE ILLA DE CALOR URBANA AVANTATGE 3: ABSORCIÓ CO2

2. Quantificar efectes i estalvis econòmics

AVANTATGE 1: GESTIÓ DE L’AIGUA DE PLUJA

EL PROBLEMA A GIRONA ÉS…

AVANTATGE 1: GESTIÓ DE L’AIGUA DE PLUJA

Durant algunes episodis de pluja, l’excés de volum a la xarxa de sanejament provoca vessaments al riu Onyar.

SOLUCIÓ CONVENCIONAL:

SOLUCIÓ ALTERNATIVA:

Tancs de tempesta

Infraestructura permeable - Basses - Canals oberts - Teulades verdes

QUE PASSA EN UNA TEULADA VERDA QUAN PLOU…

AVANTATGE 1: GESTIÓ DE L’AIGUA DE PLUJA

REDUCCIÓ DEL VOLUM ANUAL D’ESCORRENTIA

D’AIGÜES PLUVIALS

REDUCCIÓ DEL VOLUM D’AIGUA QUE CIRCULA PER LA XARXA DE SANEJAMENT I QUE ARRIBA A LES PLANTES

DE TRACTAMENT

REDUCCIÓ DEL VOLUM D’ESCORRENTIA EN ELS

EPISODIS PUNTUALS

ESMORTEÏEMENT DELS PICS

D’ESCORRENTIA

REDUCCIÓ DEL NOMBRE I MIDA DE TANCS DE

TEMPESTA NECESSARIS

L’EFECTE DE LES TEULADES VERDES

AVANTATGE 1: GESTIÓ DE L’AIGUA DE PLUJA

SUPÒSITS

RETENCIÓ DE LA PLUJA

Optimistic 70%

Pessimistic 50%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Mentens et al2006

Moran et al 2004 Van Woert et al2005

Stovin et al 2012

Re

ten

ció

d’a

igu

a d

e p

luja

Gruix substrat (mm) Capacitat màxima de

retenció (mm)

Stovin et al 2012 80 20

VanWoert et al 2005 25 8.5

Moran et al 2004 100 15

Palla et al 2008 200 40

CAPACITAT MÀXIMA

DE RETENCIÓ

Optimistic 20

Pessimistic 10

Volum per episodi

Volum anual

AVANTATGE 1: GESTIÓ DE L’AIGUA DE PLUJA

Annual cost

Treatment plant

operation 2.625.000 €

Sewage system

maintenance 600.000 €

S’ha estimat que els costos són proporcionals al volum d’aiga que entra o passa el sistema en cada cas.

Volum anual

𝑎𝑖𝑔𝑢𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑛𝑔𝑢𝑑𝑎 𝑚3 = 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑡𝑒𝑢𝑙𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑣𝑒𝑟𝑑𝑒𝑠 𝑚2 • 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡𝑎𝑡 𝑚à𝑥. 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖ó 𝑑𝑚3

𝑚2 •

1𝑚3

1000𝑑𝑚3

𝑎𝑖𝑔𝑢𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑛𝑔𝑢𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑟 𝑙𝑒𝑠 𝑡𝑒𝑢𝑙𝑎𝑑𝑒𝑠(𝑚3)

𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡𝑎𝑡 𝑑′𝑢𝑛 𝑡𝑎𝑛𝑐 (400𝑚3/𝑡𝑎𝑛𝑘)= 𝑛𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝑡𝑎𝑛𝑐𝑠

S’ha considerat que l’avantatge econòmic que aporta l’enverdiment de teulades es que la ciutat no haurà de construir tants, o fins i tot cap, tancs de tempesta.

Note. Adapted from “Pressupost de despeses exercici 2014. Classificació per programes.” by Ajuntament de Girona, 2014.

CONSIDERACIONS ECONÒMIQUES

AVANTATGE 1: GESTIÓ DE L’AIGUA DE PLUJA

Volum per episodi

AVANTATGE 2: MITIGACIÓ DE L’ILLA DE CALOR URBANA

EL PROBLEMA A GIRONA ÉS…

De mitjana, el centre de Girona té una temperatura 6ºC superior a la rodalia.

AVANTATGE 2: MITIGACIÓ ILLA DE CALOR URBANA

La diferència de temperatures acostuma a ser major durant la nit, i també més aguda a l’hivern.

Font:El Punt Avui. (2014, May 6)

Font: (United States Environmental Protection Agency, 2008).

AVANTATGE 2: MITIGACIÓ ILLA DE CALOR URBANA

L’efecte illa de calor urbana és l’increment de la temperatura dins les zones urbanes respecte la temperatura a les zones rurals de la perifèria.

• Ombra

• Evapotranspiració Escassa vegetació

• Reflactància solar o albedo.

• Capacitat calorífica Propietats dels

materials urbans

• Corrents d’aire

• Absorpció d’energia

• Habilitat de retornar la radiació d’ona llarga cap a l’espai

Geometria urbana

CAUSES DE L’ILLA DE CALOR

AVANTATGE 2: MITIGACIÓ ILLA DE CALOR URBANA

• Ombra

• Evapotranspiració Escassa vegetació

• Reflectància solar o albedo.

• Capacitat calorífica Propietats dels

materials urbans

• Corrents d’aire

• Absorpció d’energia

• Habilitat de retornar la radiació d’ona llarga cap a l’espai

Geometria urbana

EFFECTE DE LES TEULADES VERDES

Restaurar permeabilitat de la la ciutat

Augmentar l’albedo de les

teulades

AVANTATGE 2: MITIGACIÓ ILLA DE CALOR URBANA

City Reduction of

UIH effect

Banting et al., 2005 Toronto On low-rise buildings with low slope and flat roofs

of areas greater than 350 m2. City wide strategy. 0.5 – 2 ºC

Chen et al., 2013 Melbourne 50% of rooftops of Melbourne’s Central Business

District 0.7 ºC

Reduction of UIH effect

per 50%

implementation

ºC /percentage of

implementation

Optimistic

scenario 0.8º C 0.016 ºC

Pessimistic

scenario 0.4 ºC 0.008 ºC

Reduction of UIH effect

per 50%

implementation

per 70%

implementation

per 30%

implementation

Optimistic

scenario 0.8º C 1.12ºC 0.48 ºC

Pessimistic

scenario 0.4 ºC 0.56 ºC 0.24ºC

AVANTATGE 2: MITIGACIÓ ILLA DE CALOR URBANA

SUPÒSITS

AVANTATGE 3: ABSORCIÓ DE CO2

AVANTATGE 3: ABSORCIÓ DE CO2

EL CONTEXT A GIRONA ÉS…

Des de l’any 2008, Girona forma part del Pacte d’Alcaldes i té, per tant, el compromís de reduir un 20% les seves emissions de CO2 per al 2020.

Com moltes ciutats arreu del món, Girona treballa per reduïr l’impacte sobre el clima i el mediambient.

EL CICLE DEL CARBONI A LES TEULADES VERDES

AVANTATGE 3: ABSORCIÓ DE CO2

Les teulades verdes poden segrestar carboni a les plantes i al substrat.

CONSIDERACIONS ECONÒMIQUES Dates Estim. costs Estim. CO2 savings Estim. cost

start - end € t/year €/tCO2

Municipal buildings, equipment, facilities

1. Increase energy efficiency of municipal buildings and facilities 2011‐2020 1,992,000 90 22133

2. Actions on education facilities 2009‐2020 795,849 208 3826

3. Installation of thermo solar panels for sanitary hot water 2011‐2015 451,521 148 3051

Residential buildings

1. Application of energy efficiency regulation for residential buildings 2011‐2020 104,000,000 20,872 4983

2. Awareness campaign regarding energy efficiency at home. 2011‐2020 200,000 12,446 16

Local electricity production: photovoltaic

1. Promotion of solar energy exploitation systems 2011‐2020 7,085,936 797 8891

AVERAGE VALUE OF CO2 SAVINGS 5188

Annual carbon savings

Value from literature 889.5gC/m2

Optimistic value 890 gC/m2

Pessimistic value 750 gC/m2

SUPÒSITS AVANTATGE 3: ABSORCIÓ DE CO2

Source: Compiled from (Ajuntament de Girona, 2011).

3. Polítiques de promoció

Mesures financeres indirectes

Mesures financeres directes

Measures regulatòries

Fer que en alguns casos la instal·lació de teulada verda

sigui obligatori.

Incentius econòmics per cobrir parcialment els costos de

instal·lació de les teulades verdes.

Promouen l’ús d’un grup general d’eines o tecnologies

beneficioses per al medi ambient.

MESURES PER PROMOURE LES TEULADES VERDES

CIUTAT MESURES FINANCERES

INDIRECTES

MESURES FINANCERES

DIRECTES

MESURES

REGULATÒRIES FASE

NEW YORK - Exempció de taxes - Inicial

TORONTO - Programa d’incentius Llei: obligatori per

edificis d’obra nova Intermèdia

MÜNSTER Taxa aigua de pluja Programa d’incentius a

nivell regional - Molt avançat

EXEMPLES DE CIUTATS QUE JA APLIQUEN POLÍTIQUES DE PROMOCIÓ

Per m2

PROGRAMA D’INCENTIUS 15 €

POLÍTIQUES DE PROMOCIÓ QUE ES PODRIEN APLICAR A LA CIUTAT DE GIRONA

MESURES INDIRECTES: Reducció de taxes municipals

MESURES DIRECTES: Programa d’ajuts econòmics a la instal·lació

- Taxa pel servei de clavegueram: 50% de descompte per als propietaris d’edifics que tinguin una teulada verda que compleixi amb els requisits de l’Ajuntament de Girona.

- - Impost sobre construccions, instal·lacions i obres: 95% de descompte per obres per instal·lar una teulada verda que compleixi amb els requisits de l’Ajuntament de Girona.

4. Sintetitzar-ho tot en un MODEL

PARAMETERS ASSUMPTIONS

ABOUT THE CITY

Area to be simulated m2 7057753 Maximum retention capacity optimistic sce. mm 20

Ratio roof / urban area m2/m2 0.40 pesimistic sce. mm 10

Potential roof space to be greened m2 2823101.20

Annual rainfall retention optimistic sce. % 70%

CLIMATE pesimistic sce. % 50%

Annual rainfall mm 748.9

Average temperatire increase (UHI) ºC 6 CO2 reduction optimistic sce. gC/m2 890

pesimistic sce. gC/m2 750

SEWAGE SYSTEM

Annual volume entering sewage system m3 13423826.87 UIH optimistic sce. ºC / % implem. 0.016

pesimistic scen. ºC / % implem. 0.008

SCENARIOS

High implementation % 70%

Low implementation % 30%

ECONOMIC CONSIDERATIONS

POLICY APPLIED

Incentive program €/m2 15

Value of CO2 savings €/tCO2 5188

Annual operation cost of the treatment plant € 2625000

Annual operation cost of the sewage system € 6000

Cost of a 400m3 stormwater tank € 250000

EL MODEL

Roof area

Scope of the case study

Sample areas

GREEN ROOFSMETHODOLOGY FOR COST BENEFITANALYSIS AT MUNICIPAL SCOPE

CASE STUDY GIRONA

AREA OF STUDY

1 01/09/14

1:6000 JARA FORCADELL

PARAMETERS ASSUMPTIONS

ABOUT THE CITY

Area to be simulated m2 7057753 Maximum retention capacity optimistic sce. mm 20

Ratio roof / urban area m2/m2 0.40 pesimistic sce. mm 10

Potential roof space to be greened m2 2823101.20

Annual rainfall retention optimistic sce. % 70%

CLIMATE pesimistic sce. % 50%

Annual rainfall mm 748.9

Average temperatire increase (UHI) ºC 6 CO2 reduction optimistic sce. gC/m2 890

pesimistic sce. gC/m2 750

SEWAGE SYSTEM

Annual volume entering sewage system m3 13423826.87 UIH optimistic sce. ºC / % implem. 0.016

pesimistic scen. ºC / % implem. 0.008

SCENARIOS

High implementation % 70%

Low implementation % 30%

ECONOMIC CONSIDERATIONS

POLICY APPLIED

Incentive program €/m2 15

Value of CO2 savings €/tCO2 5188

Annual operation cost of the treatment plant € 2625000

Annual operation cost of the sewage system € 6000

Cost of a 400m3 stormwater tank € 250000

EL MODEL

HIGH IMPLEMENTATION LOW IMPLEMENTATION

RESULTS OPTIMISTIC SCENARIO

PESIMISTIC SCENARIO

OPTIMISTIC SCENARIO

PESIMISTIC SCENARIO

GREENED ROOF AREA m2 1976170.84 846930.36

CITY COOLING Reduction of the UHI efffect ºC 0.01 0.01 0.00 0.00

CO2 EMISSIONS CO2 absorved tC 1758.79 1482.13 753.77 635.20

Economic savings thanks to CO2 absorption €/year 9124613.14 7689280.74 3910548.49 3295406.03

STORMWATER MANAGEMENT Annual runoff savings m3 1035968.04 739977.17 443986.30 317133.07

% reduction of water entering the sewage system m3/m3 8% 6% 3% 2%

Economic savings due to annual runoff reduction €/year 203044.33 145031.66 87019.00 62156.43

Effect of green roofs in equivalency to stormwater tanks nº tanks 98.81 49.40 42.35 21.17

Economic savings due to even-based issues € 24702135.50 12351067.75 10586629.50 5293314.75

COSTS For the municipality (through incentive programs) millions of € 29.64 12.70

SAVINGS Annual savings for the municipality millions of € 9.33 7.83 4.00 3.36

Punctual savings for the municipality 24.70 12.35 10.59 5.29

ROI years 0.53 2.21 0.53 2.21

Savings during green roofs lifes of 20 years millions of € 211.26 169.04 90.54 72.44

RESULTS HIGH

IMPLEMENTATION LOW

IMPLEMENTATION

GREENED ROOF AREA m2 1976170.84 846930.36

CITY COOLING Reduction of the UHI effect ºC 0.01 0.00

CO2 EMISSIONS CO2 absorbed tC 1620.46 694.48

Economic savings thanks to CO2 absorption €/year 8406946.94 3602977.26

STORMWATER MANAGEMENT Annual runoff savings m3 887972.61 380559.69

% reduction of water entering the sewage system m3/m3 7% 3%

Economic savings due to annual runoff reduction €/year 174038.00 74587.71

Effect of green roofs in equivalency to stormwater tanks nº tanks 10.00 10.00

Economic savings due to even-based issues € 2500000.00 2500000.00

COSTS For the municipality (through incentive programs) millions of € 14.82 6.35

SAVINGS Annual savings for the municipality millions of € 8.58 3.68

Punctual savings for the municipality millions of € 2.50 2.50

ROI years 3.19 2.80

Savings during green roofs lifes of 20 years millions of € 174.12 76.05

• La promoció de les teulades verdes a nivell municipal pot ser econòmicament sostenible per a l’Ajuntament de Girona.

• La instal·lació de teulades verdes podria mitigar alguns dels problemes mediambientals de la ciutat.

CONCLUSIONS

MOLTES GRÀCIES PER LA

VOSTRE ATENCIÓ

Autora: Jara Forcadell Ortiz Màster Smart Cities 2013-2014

Tutor: Rodolfo de Castro Vila Universitat de Girona