Una modernización energética profunda (abreviada como DER) se puede clasificar en términos generales como una medida de conservación de energía en un edificio existente que también conduce a una mejora general en el rendimiento del edificio . Si bien no existe una definición exacta de modernización energética profunda, se puede definir como un proceso de análisis y construcción de todo el edificio, que tiene como objetivo lograr la minimización del uso de energía en el sitio en un 50% o más en comparación con el uso de energía de referencia. (calculado mediante análisis de facturas de servicios públicos) haciendo uso de tecnologías, materiales y prácticas de construcción existentes. [1] [2] Esta modernización genera múltiples beneficios (energéticos y no energéticos) más allá del ahorro de costos de energía, a diferencia de la modernización energética convencional . [2] También puede implicar remodelar el edificio para lograr una armonía en energía, calidad del aire interior, durabilidad y confort térmico. [1] [2] [3] Se recomienda un método de entrega de proyecto integrado para un proyecto de modernización energética profunda. [4] Un enfoque de tiempo extra en un proyecto de modernización energética profunda proporciona una solución al problema de los grandes costos iniciales en la ejecución todo al mismo tiempo del proyecto. [4]
Los DER son proyectos que crean activos nuevos y valiosos a partir de residencias existentes, alineando las viviendas con las expectativas del siglo XXI.
- Brennan y menos [4]
El 82% del consumo de energía final en los edificios provino de combustibles fósiles en 2015. [5] Las emisiones de CO 2 relacionadas con la energía representan el impacto ambiental debido a un edificio . [6] El Informe de situación global 2017 preparado por la Agencia Internacional de Energía (AIE) para la Alianza Global para la Edificación y la Construcción (GABC) destaca nuevamente la importancia del sector de la edificación y la construcción en el consumo global de energía y las emisiones relacionadas. [5] La profunda modernización energética de los edificios existentes es fundamental para alcanzar los objetivos climáticos globales establecidos en el Acuerdo de París . [6]
Las modernizaciones de energía convencionales se centran en actualizaciones aisladas del sistema (es decir, iluminación y equipos de calefacción , ventilación y aire acondicionado). Estas modernizaciones son generalmente sencillas y rápidas, pero a menudo pierden la oportunidad de ahorrar más energía de forma rentable. [7]
Las modernizaciones energéticas profundas requieren un enfoque de pensamiento sistémico diferente al enfoque tradicional seguido para una modernización convencional: climatización del hogar o mejora típica del rendimiento del hogar . [1] El enfoque de pensamiento sistémico es un paso adelante del análisis tradicional al evaluar las interacciones entre los diferentes componentes aislados del edificio. Por ejemplo, Home Performance con ENERGY STAR ofrece un enfoque integral para toda la casa para mejorar la eficiencia energética , la comodidad y la seguridad de su hogar, al tiempo que ayuda a reducir los costos de energía solo hasta en un 20 %. [8] Además de las medidas de eficiencia tomadas para un edificio, una modernización energética profunda requiere el papel proactivo de los ocupantes en la conservación de energía. [1] Este enfoque debe tener en cuenta todos los usos energéticos de la vivienda, así como las actividades de sus ocupantes. Los proyectos de modernización energética profunda son una prueba del hecho de que existe tecnología disponible para establecer los umbrales de ahorro de energía a un límite mucho más alto que el logrado mediante una modernización convencional.
Las modernizaciones energéticas profundas logran una eficiencia energética mucho mayor al adoptar un enfoque que abarca todo el edificio, abordando muchos sistemas a la vez. Es más económico y conveniente adoptar este enfoque en edificios con un desempeño de eficiencia deficiente en general, con múltiples sistemas acercándose al final de su vida útil, y quizás por otras razones. [9]
Las modernizaciones energéticas profundas y las modernizaciones energéticas convencionales adoptan enfoques diferentes y conducen a resultados variados. En escenarios en los que se esperan mejoras de capital en un proyecto existente, la modernización energética profunda es sin duda una decisión decisiva para crear el máximo valor de las inversiones a largo plazo. Las modernizaciones energéticas profundas pueden ser oportunas para obtener los máximos beneficios en tales situaciones. [2]
El éxito general del proyecto de modernización energética profunda también depende de la inclusión de los ocupantes en todas las fases del proyecto. Las fases incluyen: reclutamiento del proyecto, planificación del proyecto y durante el uso. El comportamiento de los ocupantes requiere que el proyecto se centre en las necesidades y deseos de los propietarios del edificio tanto como en las especificaciones técnicas. Esto determina el desempeño real, la rentabilidad, la voluntad de progresar desde un diseño hasta una implementación real y la satisfacción de los ocupantes. [4] Además, la evidencia sugiere que nuestros modelos de simulación de edificios pueden volverse más precisos para una casa determinada cuando incluimos información operativa real, como puntos de ajuste del termostato, uso de electrodomésticos, etc. (Ingle et al., 2012). [10] Para la financiación de la modernización, existen iniciativas bancarias únicas de la UE que ofrecen fondos o ayuda, incluida la iniciativa de Apoyo Europeo Conjunto para la Inversión Sostenible en Áreas Urbanas y el proyecto de Asistencia Energética Local Europea (ELENA). [11] [12]
La modernización en el tiempo es la implementación de un proyecto de modernización que se planifica paso a paso en intervalos de tiempo dentro de una duración estipulada. Generalmente se busca un enfoque de este tipo para modernizaciones energéticas profundas, en lugar de un enfoque conjunto para reducir la carga de los grandes costos iniciales y dividirla en partes de inversiones oportunas. Por lo tanto, una modernización a lo largo del tiempo puede ser a veces una opción más viable que una energía profunda convencional cuando existen limitaciones de capital. Una investigación realizada en el Reino Unido ha demostrado que las modernizaciones realizadas a lo largo del tiempo pueden alcanzar niveles de rendimiento en el hogar iguales a los logrados por los DER todos a la vez (Fawcett, 2013; Fawcett, Killip y Janda, 2014) [4] [13 ] [14] y proyectos selectos han tenido éxito en los Estados Unidos. (Menos y Walker, 2014). [15] Los pros y los contras de una modernización con tiempo extra se comparan de la siguiente manera (Less & Walker, 2015): [4]
Es importante señalar que, por ejemplo, un proyecto de modernización en horas extras podría estipular las necesidades de los ocupantes a lo largo del tiempo, pero podría tener un rendimiento técnico subóptimo. También podría resultar más costoso. Faltan herramientas para ejecutar proyectos de tiempo extra de manera eficiente. [4]
Se debe inculcar una planificación detallada desde el principio. Se recomienda incluir una evaluación posterior a la ocupación en cada etapa de implementación para abordar las modificaciones requeridas en etapas futuras. Se debe realizar un seguimiento del desempeño del hogar en cada etapa, ya sea mediante facturas de servicios públicos o dispositivos de retroalimentación. Esto ayuda a alcanzar el objetivo establecido de consumo de energía. Se debe tener en cuenta la implementación de elementos de diseño pasivo y envolvente del edificio antes de realizar inversiones importantes en calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) y tecnología. Esto ayudará a reducir los parámetros de carga para el diseño de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC). Las inversiones en tecnología también deberían llegar más tarde para tener una ventaja en innovación. Por lo tanto, las modernizaciones a lo largo del tiempo pueden guiarse por estas estrategias para superar los desafíos y lograr el éxito. [4]
El proyecto de modernización de energía profunda tiene diferentes fases que los rigen: planificación previa, planificación del proyecto, construcción y prueba. El faro para el proceso de diseño y construcción en proyectos de modernización energética profunda es un conjunto de necesidades, oportunidades, metas y objetivos definidos del proyecto. Esto determina completamente el proyecto general. Walker y cols. Proporcionar orientación sobre el proceso de diseño y construcción que se puede seguir de manera flexible en proyectos de modernización energética profunda en viviendas residenciales. [4]
Cluett y Amann (2014) encontraron las medidas de eficiencia más comúnmente implementadas en los EE. UU. para edificios residenciales. Se enumeran en términos generales de la siguiente manera: [3]
Las especificaciones de modernización energética profunda para varios elementos varían de un clima a otra zona climática.
Se requiere una auditoría energética de Nivel III , según lo define ASHRAE , para completar una modernización energética profunda de un edificio comercial. También conocida como auditoría de grado de inversión, este tipo de auditoría energética presenta un análisis de las interacciones entre las estrategias de eficiencia y el costo de su ciclo de vida. [16] Tras la selección e implementación de medidas, los ahorros de energía se verifican utilizando el Protocolo Internacional de Verificación y Medición del Desempeño. [17]
Las modernizaciones energéticas profundas utilizan herramientas de modelado energético que se integran con la forma pro forma de una organización u otros mecanismos de toma de decisiones financieras. Las tecnologías de teléfonos inteligentes han simplificado el proceso de modernización, ya que en los últimos cinco años han aparecido una serie de herramientas de auditoría y modernización para acelerar las modernizaciones y maximizar la eficiencia en el campo.
Un edificio que ha sido sometido a una profunda modernización energética está bien posicionado para una calificación de edificio sustentable como LEED .
Se han realizado varios estudios para determinar y cuantificar los beneficios que se otorgan a los propietarios, inquilinos y otras partes interesadas a partir de la finalización exitosa de renovaciones energéticas profundas. [2] [3] [4] La siguiente tabulación del Rocky Mountain Institute establece las medidas de eficiencia adoptadas en un proyecto de modernización energética profunda en correspondencia con las mejoras en el rendimiento del edificio y, por lo tanto, los valores cuantificables y no cuantificables generados a partir de la implementación de tales un proyecto. [2]
Se necesita un cambio de paradigma para lograr el objetivo de mitigar el cambio climático mediante la modernización. Este cambio está respaldado por una mayor necesidad de propagar un cambio de comportamiento en lugar de simplemente la implementación de tecnología. El marco debe pasar de una perspectiva centrada en el proyecto a una comprensión de una ejecución a mayor escala que incluya la conciencia y los intereses sociales. De ahí la necesidad de establecer programas de modernización a gran escala que apoyen la idea de las ciudades como sitios activos para inculcar nuevas tecnologías. [6]
"Los edificios también se verán particularmente afectados por los efectos del cambio climático : tormentas, inundaciones y filtraciones, menor durabilidad de algunos materiales de construcción y mayor riesgo de daño o colapso de la estructura (por ejemplo, debido a tormentas severas) podrían disminuir la vida útil de los edificios, al tiempo que aumentan la salud. riesgos relacionados, como el deterioro del clima interior". (La hoja de ruta global del GABC) [18]
Desde la revolución industrial, un avance rápido hasta unos siglos más tarde. Hemos avanzado mucho en materia de calentamiento global y cambio climático . Para contrarrestar el problema del aumento de la temperatura global, se llegó a una decisión en el acuerdo de París de 2015, en el que los países miembros se comprometieron a mantener las temperaturas por debajo de 2°C, en comparación con los niveles preindustriales.
El Informe sobre la situación global 2017 subraya la importancia y el potencial de la modernización energética profunda, entre otras soluciones, para lograr los objetivos de mitigación climática. La modernización energética profunda es una de las soluciones para reducir la huella de carbono de los edificios.
El informe descubrió que los edificios y la industria de la construcción juntos representaban el 36% del uso global de energía final y el 39% de las emisiones de CO 2 relacionadas con la energía . Llama a la acción para una mejora del 30%, para 2030, en la intensidad del uso de energía (es decir, uso de energía por metro cuadrado) del sector de la construcción, en comparación con los niveles de 2015, para lograr con éxito los objetivos del acuerdo de París.
Aunque un número creciente de países ha establecido políticas para mejorar el rendimiento energético de los edificios, un sector de edificios en rápido crecimiento, especialmente en los países en desarrollo, ha contrarrestado esas mejoras. El Informe afirma que las mejoras en la eficiencia, incluidas las medidas de envolvente de los edificios, representan casi 2.400 EJ en compensaciones energéticas acumuladas hasta 2060, más que toda la energía final consumida por el sector de la construcción mundial en los últimos 20 años. [5]
Afirma que un aumento agresivo de las renovaciones energéticas profundas de los edificios del stock mundial existente es uno de los pasos importantes a seguir. Señala hacer referencia a la Hoja de ruta global de la Alianza Global para la Edificación y la Construcción (GABC) para que el sector de la construcción avance hacia la sostenibilidad. [5]
La Hoja de Ruta Global GABC se propone "acelerar la mejora del rendimiento de los edificios existentes" hacia edificios energéticamente eficientes, con cero emisiones de GEI y resilientes mucho antes de finales de siglo, tomando las siguientes medidas a nivel mundial:
Un análisis de una caída del 50% en el consumo de energía y las emisiones de carbono en los EE. UU. para 2050 se traduce en modernizaciones integrales de eficiencia energética en más de la mitad de los edificios existentes (Nadel 2016). [19]
El marco político para la modernización en EE.UU. está dirigido a los niveles estatal y local. Estos esfuerzos cuentan con el apoyo del gobierno nacional. Existen cientos de programas de este tipo, desde auditorías energéticas básicas y concesión de reembolsos financieros hasta programas integrales que tienen como objetivo optimizar toda la casa.
Carine et al. Resuma los elementos enumerados a continuación presentes principalmente en los mejores programas: [19]
El programa Home Performance with Energy Star lo llevan a cabo muchos organismos en los EE. UU., con la ayuda del Departamento de Energía de los EE. UU. Este proyecto reporta un costo promedio de $3500 por casa modernizada, con una distribución del 57%, 14%, 29% a incentivos para propietarios, incentivos para contratistas y costos administrativos, respectivamente. [19]
En el ámbito comercial, el programa Energy Star de la EPA tiene como objetivo reducir la huella de carbono de los edificios. Según esta iniciativa, los propietarios comparan sus edificios en una escala del 1 al 100. Aquellos con una puntuación de 75 o más reciben la designación 'Energy Star'; mientras que a los demás se les anima a seguir estrategias de actualización para un mejor rendimiento. Casi 500.000 propiedades, que representan aproximadamente la mitad de la superficie de los edificios comerciales de EE. UU., han sido evaluadas en 2016, y un total de 29.500 edificios han recibido la calificación 'Energy Star' hasta ese momento. [19]
La industria de la modernización está en constante crecimiento. Algunos obstáculos importantes en su camino incluyen los encontrados por Carine et al .: [19]
El Empire State Building está atravesando un profundo proceso de modernización energética que se prevé que concluya en 2013. Una vez finalizado, el equipo del proyecto, formado por representantes de Johnson Controls , Rocky Mountain Institute , Clinton Climate Initiative , Jones Lang LaSalle y NYSERDA, tendrá logró una reducción anual del uso de energía del 38% y $4.4 millones. [20]
Un logro notable del proyecto es que en lugar de reemplazar los enfriadores como se planeó originalmente, el equipo de diseño pudo primero reducir la capacidad de enfriamiento requerida del edificio en 1600 toneladas, lo que permitió modernizar los enfriadores en lugar de reemplazarlos, lo que habría costado $17,3 millones más en costos de capital.
El edificio de la ciudad-condado se sometió recientemente a un profundo proceso de modernización energética que se prevé completará en septiembre de 2011. Una vez finalizado, el equipo del proyecto, compuesto por representantes de la Autoridad de Construcción del Condado de Marion de Indianápolis, la Oficina de Sostenibilidad de Indianápolis, el Instituto Rocky Mountain y Performance Services habrá logrado una reducción anual de energía del 46% y un ahorro de energía anual de $750,000.
Un estudio de caso empresarial realizado por la Fundación Rockfeller evalúa el potencial del mercado de modernización en EE. UU. La modernización ofrece un mercado empresarial floreciente para empresarios, ingenieros e inversores en los EE. UU. Ofrece una oportunidad de inversión de 279 mil millones de dólares. El sector residencial, seguido del sector comercial e institucional, ofrece el mayor impacto empresarial. La ampliación de los esfuerzos de modernización puede crear 3.300 millones de años de empleo acumulados, directos e indirectos, en Estados Unidos. [21]
La rentabilidad se puede lograr cuando los ahorros anuales en costos de energía pueden igualar o exceder los costos anuales del préstamo. Su equilibrio perfecto se denomina costos mensuales netos neutrales. La rentabilidad podría ser un factor clave en la toma de decisiones relacionadas con proyectos de modernización energética profunda. [4]
Un estudio de Less et al. (2015) encontró que: [4]
Menos et al. (2015) encontraron que, en promedio, las modernizaciones energéticas profundas en Estados Unidos fueron neutrales en términos de flujo de efectivo mensualmente. Sin embargo, la variabilidad fue grande: algunos proyectos redujeron sustancialmente los costos mensuales netos y otros aumentaron sustancialmente los costos netos. Por lo tanto, la rentabilidad cuestionable se considera una barrera para la generalización de modernizaciones energéticas profundas. [4] Esto forma la base para pensar en el valor económico de la modernización energética profunda en un contexto más amplio.
Aunque hay muchas herramientas de modelado disponibles para evaluar el ahorro de energía en el hogar, la inexactitud de sus predicciones (en comparación con las mediciones reales del uso de energía) limita su utilidad (Osser, Neuhauser y Ueno 2012). [22] Cluett et al. Señalan que los programas piloto deben monitorear los ahorros de energía reales para evaluar el impacto del proyecto y ayudar a calibrar las herramientas de estimación. [3] Esto es importante para rastrear, evaluar y verificar métricas de desempeño energético basadas en la realidad.
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