Por qué la ingeniería eléctrica es fundamental en los edificios ecológicos

Los edificios se han vuelto más eficientes energéticamente gracias a las prácticas de construcción que surgieron en las últimas décadas. Los edificios más antiguos se diseñaron asumiendo ventanas abiertas y, como resultado, los sistemas de calefacción fueron sobredimensionados; Por otro lado, las prácticas de construcción modernas se centran en el aislamiento y la estanqueidad para reducir las cargas de calefacción y refrigeración. Sin embargo, todavía hay un desafío clave que superar: los sistemas de calefacción y agua caliente de los espacios dependen en gran medida de los combustibles fósiles, y la eficiencia energética solo puede reducir su huella de carbono hasta cierto punto.

Los sistemas de calefacción normalmente se basan en calderas y hornos que funcionan con gas natural o aceite de calefacción. Estos representan alrededor del 60% de la huella ambiental de los edificios, según el NYC Urban Green Council. Muchos edificios tienen acceso a un suministro de vapor de Con Edison, pero esto no elimina el impacto ambiental: la producción de vapor también depende de los combustibles fósiles y las emisiones simplemente ocurren en otro lugar.


Reduzca los gastos energéticos y las emisiones de su edificio.


Cómo la electrificación puede hacer que los sistemas de calefacción sean más ecológicos

Para eliminar las emisiones de gases de efecto invernadero de los sistemas de calefacción, son necesarios dos pasos:

  1. El primer paso es eliminar la quema de combustible en el sitio. Esto se puede lograr reemplazando el equipo de gasóleo y gas con equipo de calefacción eléctrica. El uso de vapor de Con Edison no resuelve el problema, ya que la producción de vapor es intensiva en carbono.
  2. Entonces, la red eléctrica debe reducir su huella de carbono. Un cambio de la calefacción por combustión a la calefacción eléctrica solo elimina las emisiones de carbono si la electricidad proviene de plantas de energía limpia.

Una barrera considerable para la calefacción eléctrica en Nueva York es el alto precio de la electricidad, y muchos inquilinos pagan tarifas superiores a 20 centavos / kWh. Hay dos enfoques complementarios que pueden hacer viable la calefacción eléctrica: aumentar la eficiencia de los equipos y reducir el costo de cada kilovatio-hora.

Por qué la ingeniería eléctrica es fundamental en los edificios ecológicos

Los calentadores de resistencia eléctrica existen desde hace décadas, pero su funcionamiento es muy caro y consumen un kWh de electricidad por cada kWh de calor. Como resultado, los calentadores de resistencia pueden aumentar drásticamente sus facturas de energía.

Las bombas de calor eléctricas son una opción mucho más eficiente, ya que proporcionan de 2 a 4 kWh de calor por cada kWh de electricidad consumida. En otras palabras, una bomba de calor puede servir la misma carga que un calentador de resistencia mientras reduce el consumo de energía en más del 50%. Las bombas de calor se pueden visualizar como acondicionadores de aire o refrigeradores funcionando al revés:

  • Los acondicionadores de aire y refrigeradores extraen calor de un espacio cerrado para mantenerlo a una temperatura más baja que su entorno. Logran esto con la condensación y evaporación repetidas de un refrigerante.
  • Las bombas de calor extraen calor de su entorno, entregándolo en un espacio o contenedor cerrado. También utilizan condensación y evaporación de refrigerante, pero la dirección del flujo de calor se invierte.

De hecho, algunas bombas de calor están diseñadas para funcionamiento reversible, para ser utilizadas como acondicionadores de aire durante el verano. Con esta característica, permiten utilizar el mismo tipo de equipo para tres sistemas de edificios separados: calefacción, aire acondicionado y agua caliente. En edificios que requieren calefacción y refrigeración simultáneas de diferentes áreas, las bombas de calor se pueden utilizar con un circuito de agua compartido para intercambiar calor entre habitaciones.

El desafío de la actualización de una bomba de calor puede variar según el sistema de distribución que se utilice actualmente en un edificio. Los sistemas con conductos de aire o tuberías hidrónicas son más sencillos de actualizar, ya que las bombas de calor también pueden utilizar aire o agua para distribuir el calor. Sin embargo, los sistemas a base de vapor no se pueden adaptar para usar bombas de calor y se debe cambiar toda la instalación.

Adaptación de sistemas de energía a edificios electrificados

Como se mencionó anteriormente, hay pocos beneficios en hacer que todos los sistemas del edificio sean eléctricos si la generación continúa dependiendo del carbón, el gas natural o el diesel. La calefacción ecológica solo se logra si la fuente de energía no produce emisiones, y algunas opciones son la hidroelectricidad, los paneles solares fotovoltaicos y las turbinas eólicas.

Los paneles solares y las turbinas eólicas han sido criticados por su producción de energía variable, pero esto se puede solucionar combinándolos con el almacenamiento de energía, que últimamente se ha vuelto más asequible. Considere el caso de Australia: muchas grandes empresas están optando por una combinación de fuentes renovables y almacenamiento, ya que proporciona un costo de electricidad menor que la red local, dominada por el carbón y el gas.

Las redes eléctricas modernas tienden a experimentar su mayor demanda anual en los calurosos días de verano, ya que los equipos de aire acondicionado son principalmente eléctricos, mientras que los equipos de calefacción se basan principalmente en la combustión. Este comportamiento probablemente se revertirá con la electrificación de los edificios y los picos de demanda se producirán en las frías noches de invierno.

La estructura de la red eléctrica también podría experimentar una transformación, de generación centralizada en plantas de energía, a generación distribuida con sistemas renovables más pequeños y almacenamiento de energía. Los sistemas de energía distribuida pueden reducir el costo operativo de las redes eléctricas, reduciendo la carga de transmisión y distribución al acercar la generación y el consumo.