Eficiencia energetica

Uso Racional de la Energía (URE ) y hay organizaciones tales como ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers), El Green Building Council de EE.UU., el Intitute of Iluminating y el American Institute of Architects, que están escribiendo y promoviendo estándares que finalmente resultarán en códigos de obligatorio cumplimiento para esta industria.
Si se entiende bien esta orientación en Colombia, la dirección en la cual nuestra industria se debe movilizar, podremos estar adelante de los cambios y proveer una directrices para que todos los actores involucrados en el diseño, construcción, operación y mantenimiento de edificios, logren minimizar los costos de energía de sus instalaciones y el impacto de las mismas sobre el medio ambiente, sobre todo en lo que tiene que ver con los sistemas de Climatización (Aire Acondicionado, Refrigeración, Calefacción, Ventilación y Control de Humedad ) y, de esta manera, poder utilizar esos estándares o elaborar los propios.
Un ejemplo de esto es una versión nacional del RITE (Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios) de España, que está en castellano, esta tarea ya se inició, pero no está siendo desarrollada con la rapidez que las circunstancias lo exigen.
ASHRAE, por su parte, ya tiene varias guías para el diseño eficiente de sistemas de Climatización con ahorros hasta del 30% en el consumo de energía, que pueden ser descargadas de la red gratuitamente.
Asimismo, pueden ser descargados los estándares 90.1 sobre eficiencia energética y 60.2 que tiene que ver con la calidad del aire en el interior y que es factor determinante en el consumo de energía, ya están disponibles gratis en la red.
También se está promoviendo el uso masivo del estándar 189.1 que incluye estos tópicos y además manejo del agua, y aspectos como ubicación de los proyectos.
Pero lo más ambicioso de todo es el enfoque de ASHRAE hacia un balance cero de energía para el 2030, una meta demasiado ambiciosa por ir abiertamente en contra de la segunda ley de la termodinámica, pero que ya ha hecho que ASHRAE la llame balance de energía “casi” cero.
Esto es incentivar que un edificio colecte toda la energía posible y que provenga de fuentes renovables de energía, pero siempre manteniendo una funcionalidad aceptable en el edificio.
Los edificios podrán acceder a energía de la red pública, pero con la condición que el balance de energía en una base anual, sea “casi” cero. Este es el gran desafío al cual estamos enfrentados todos los ingenieros y técnicos del mundo y más aún los que estamos involucrados con el tema de la Climatización.
Lo anterior implica cambios sustanciales en tecnología, propuestas osadas en normalización y legislación y, además, uso de metodologías muy efectivas para el diseño, construcción, operación y mantenimiento de edificios como son el commissioning y las auditorías de energía; pero sobre todo una profunda concientización de la necesidad y bondad de incorporar este concepto a nuestra cotidianidad.
La meta, entonces, es cambiar definitivamente la forma cómo utilizamos la energía y cómo la trasformamos para que sin deteriorar la calidad de vida que se ha alcanzado, no deterioremos el medio ambiente y dejemos planeta para las generaciones futuras. Esto pasa por minimizar el uso de la energía de fuentes a base de hidrocarburos y mudar hacia energías no convencionales.
* Camilo Botero es el actual presidente de ACAIRE y presidente de Camilo Botero Ingenieros Consultores Ltda. Se ha desempeñado como docente en varias universidades colombianas, gremios y actualmente en ACAIRE en cursos de diplomado de proyectos de aire acondicionado, eficiencia energética en aire acondicionado y refrigeración, cogeneración y trigeneración, psicometría aplicada, termodinámica, mecánica de fluídos, transferencia de calor y turbomaquinaria.
Podríamos definir “edificios de consumo cero” o “edificios energía cero” como aquellos que producen tanta energía como consumen, es decir, que su consumo neto de energía es cercano a cero en un año típico. En otras palabras, son aquellos edificios capaces de satisfacer su propia demanda energética con energía generada por ellos mismos mediante fuentes de energía renovable.

En torno a este concepto está el de “edificios de consumo casi cero”, cuando, siguiendo el mismo principio anterior, no llegan a satisfacer la totalidad de su demanda energética. O el de “edificios energía plus” cuando producen mayor cantidad de energía que la que consumen.

Estos conceptos suponen una evolución respecto al de “edificio pasivo” acuñado en los años 70, y que planteaba la capacidad de aprovechar al máximo las condiciones climáticas locales y la aportación solar, a fin de minimizar o eliminar el uso de energías convencionales en la edificación. El “edificio de consumo cero” o el “edificio de consumo casi cero” sería un edificio de alta eficiencia energética y con producción y consumo de energías renovables.

El planteamiento arquitectónico en la concepción de estos edificios es diferente al tradicional. Generalmente hasta ahora, en la fase de proyecto han primado las consideraciones constructivas, funcionales o de inversión inicial. Aspectos como el coste de uso y mantenimiento o el análisis de ciclo de vida energético han sido sistemáticamente descuidados. El funcionamiento termodinámico del edificio o el coste de climatización tampoco han sido hasta ahora criterios decisivos en la toma de decisiones de proyecto. En la mayoría de los casos, la atención a estos aspectos se ha limitado al cumplimiento mecánico de los estándares normativos obligatorios y poco más.

En el proceso proyectual de los “edificios de consumo cero”, “edificios de consumo casi cero”, y cualquier edificio de alta eficiencia energética, cada decisión formal o constructiva responde de manera muy importante a un análisis de sus consecuencias energéticas futuras en el uso del edificio, y a su contribución a la optimización del comportamiento energético del mismo. Incluso son admisibles sobrecostes en la construcción inicial respecto de la construcción tradicional si estos permiten mejoras de la eficiencia energética que los compensen a lo largo de la vida útil del edificio.

En todo caso, estamos todavía en un terreno poco asentado donde el debate se mantiene abierto incluso en cuestiones de base. Por ejemplo, hay discrepancias en la propia definición del concepto de “edificio de consumo cero”. Muchos expertos consideran que, en rigor, en el balance energético del edificio debería considerarse, no sólo la energía de explotación o de uso del mismo, sino también la de construcción y la de fabricación de los materiales y componentes que lo constituyen. Esta diferencia cambia mucho la ecuación, ya que elementos como los paneles solares, que teóricamente contribuyen a un menor uso energético, paradójicamente tienen un gasto de energía asociado a su fabricación que, de ser introducido en el cómputo, dificulta su amortización durante su vida útil. Por tanto, no es suficiente con que un edificio que consume más sea capaz de generar más energía procedente de fuentes renovables, sino que, previo a la generación de la energía que consume, el edificio debe estar concebido con los mecanismos necesarios para minimizar esa demanda energética, en el principio de que la energía más barata, económica y medioambientalmente, es aquella que no se consume.

Por otro lado, en un “edificio de consumo cero” estricto, con el objetivo de producir toda la energía que consuma, si tenemos que cubrir incluso los consumos punta, la instalación estará muy sobredimensionada la mayor parte del año. Imaginemos una vivienda cuya instalación de paneles solares está prevista para llegar a cubrir la demanda en la semana más fría del año; el resto del año su rendimiento será muy bajo y por tanto el coste energético y económico de la instalación no será amortizable. Esto hace conceptualmente más razonable el concepto de “edificios de consumo casi cero”, asumiendo como necesario el apoyo de energías convencionales para las puntas de demanda energética, y de modo que las instalaciones de producción de energías renovables funcionen con un alto rendimiento la mayor parte del tiempo. En el caso de la energía eléctrica, si el edificio está conectado a la red, vende la energía que produce y compra la que necesita, de modo que es fácil ajustar la producción al consumo sin necesidad de almacenamiento ni de que coincida el momento de consumo con el de producción.

Los “edificios de consumo casi cero” están más de actualidad que nunca desde que la Directiva 2010/31/CE del Parlamento Europeo y el Consejo de 19 de Mayo de 2010, relativa a la Eficiencia Energética de los Edificios (Refundición) estipulara que a 31 de diciembre de 2020 todos los edificios nuevos habrán de ser edificios de consumo de energía casi nulo. Esta fecha se adelanta al 31 de diciembre de 2018 para los edificios nuevos ocupados o propiedad de las administraciones públicas. El reto que con esto se plantea es muy considerable ya que se adelanta al estado tecnológico real del sector, que se ve así espoleado a avanzar a mayor velocidad en su capacidad de mejora de la eficiencia energética. La Directiva deja a los Estados miembros el desarrollo práctico de la definición de este tipo de edificio. Tan sólo dice que son edificios con un nivel de eficiencia energética muy alto y que la cantidad de energía requerida por ellos deberá estar cubierta, en muy amplia medida, por energía procedente de fuentes renovables producida in situ o en el entorno.

La consecución de un edificio de consumo cero o casi cero implica dos frentes de trabajo: Un primer objetivo sería conseguir que el edificio tenga una alta eficiencia energética. El segundo objetivo sería dotarlo de tecnología para generar el calor y la electricidad que necesita procedente de fuentes renovables.

Respecto al primer objetivo, la eficiencia energética depende de dos factores: una baja demanda energética y una alta eficiencia de las instalaciones. La demanda energética se reduce sobre todo con estrategias pasivas y bioclimáticas: estudio de la orientación, factor de forma del edificio, control de la incidencia solar en invierno y en verano, aislamiento térmico de la envolvente (fachadas, cubiertas, suelos y huecos), reducción de las infiltraciones, etc. La eficiencia de las instalaciones se consigue con sistemas de calefacción y refrigeración eficientes, instalación de iluminación de bajo consumo y un buen control, gestión y mantenimiento de las instalaciones (la domótica es de gran ayuda en este aspecto).

Respecto al segundo objetivo, el de la energía de fuentes renovables, el aprovechamiento de la energía solar (tanto térmica como fotovoltaica) es la solución que más futuro parece tener en nuestro país. En España, la cubierta de los edificios reciben 16 veces más radiación de la que sería suficiente para cubrir la demanda energética de los mismos. La energía solar es la más abundante y la mejor distribuida. Sin embargo, la tecnología con la que contamos todavía es cara y de muy bajo rendimiento. Otras tecnologías avanzan también en paralelo consiguiendo importantes logros y mejoras, como la geotérmia, la cogeneración, la biomasa, la energía eólica o el hidrógeno. Todas son alternativas posibles y en este momento cualquier avance cualitativo en la investigación y el desarrollo tecnológico puede decantar el movimiento de toda una industria en un sentido u otro, hacia una u otra tecnología.

Hasta ahora el desarrollo y construcción de edificios de este tipo había estado prácticamente circunscrito a ámbitos académicos o experimentales. Iniciativas como la prestigiosa competición internacional universitaria “Solar Decathlon”, en la que se persigue el diseño y construcción de viviendas autosuficientes que utilicen solo energía procedente del sol y que hagan un uso eficiente de los recursos naturales, son un banco de pruebas de gran interés en este sentido.



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