Una reforma energética profunda (abreviada como DER) es un proyecto de conservación de energía en un edificio existente que conduce a una mejora general en el rendimiento del edificio . Si bien no existe una definición exacta para una reforma energética profunda, se puede caracterizar como un proceso de análisis y construcción de todo el edificio que tiene como objetivo reducir el uso de energía en el sitio en un 50% o más utilizando tecnologías, materiales y prácticas de construcción existentes. [1] [2] Las reducciones se calculan en función del uso de energía de referencia utilizando datos de facturas de servicios públicos. Tal reforma genera múltiples beneficios (energéticos y no energéticos) más allá del ahorro de costos de energía, a diferencia de la reforma energética convencional . [2] También puede implicar la remodelación del 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 reforma energética profunda. [4] Un enfoque a lo largo del tiempo en un proyecto de reforma energética profunda proporciona una solución al problema de los grandes costos iniciales en la ejecución del proyecto de una sola vez. [4]
Una rehabilitación energética profunda es un proceso de análisis y construcción de todo el edificio que logra ahorros de energía mucho mayores que las renovaciones energéticas convencionales . Las renovaciones energéticas profundas se pueden aplicar tanto a edificios residenciales como no residenciales ("comerciales"). Una rehabilitación energética profunda generalmente da como resultado ahorros de energía del 30 por ciento o más, tal vez distribuidos en varios años, y puede mejorar significativamente el valor del edificio. [5]
En 2015, el 82% del consumo final de energía en los edificios se satisfizo con combustibles fósiles . [6] Las emisiones de CO2 relacionadas con la energía representan el impacto ambiental debido a un edificio . [7] El Informe de situación mundial 2017 preparado por la Agencia Internacional de Energía (AIE) para la Alianza Global para Edificios y Construcción (GABC) destaca nuevamente la importancia del sector de los edificios y la construcción en el consumo mundial de energía y las emisiones relacionadas. [6] Las renovaciones energéticas profundas ayudarán a alcanzar los objetivos climáticos globales establecidos en el Acuerdo de París . [7]
Las renovaciones energéticas convencionales se centran en actualizaciones de sistemas aislados (es decir, iluminación y equipos de calefacción , ventilación y aire acondicionado). Si bien estas renovaciones son generalmente simples, rápidas y comparativamente económicas, las renovaciones energéticas profundas, si bien son costosas, reemplazan sistemas para que sean más eficientes energéticamente. [8]
Las reformas energéticas profundas requieren un enfoque de pensamiento sistémico en comparación con el enfoque tradicional seguido para una reforma convencional ( climatización de la casa o mejora típica del rendimiento de la casa) . [1] El pensamiento sistémico evalúa 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 la casa, al tiempo que ayuda a reducir los costos de energía hasta en un 20%. [9] Además de las medidas de eficiencia adoptadas para un edificio, una reforma energética profunda requiere un papel proactivo de los ocupantes en la conservación de la energía. [1] Este enfoque generalmente tiene en cuenta todos los usos de energía en la casa, así como las actividades de los ocupantes.
Las renovaciones energéticas profundas logran una mayor eficiencia energética al adoptar un enfoque que abarque todo el edificio y que aborde muchos sistemas a la vez. [10] Por lo general, es más económico y conveniente adoptar este enfoque en edificios con un desempeño de eficiencia general deficiente, con múltiples sistemas que se acercan al final de su vida útil y quizás por otras razones. [11]
El éxito general de un proyecto de renovación energética profunda puede depender de la inclusión de los ocupantes en todas las fases del proyecto, que incluyen la contratación, la planificación y el uso del proyecto. 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 permite determinar el rendimiento real, la relación coste-eficacia, la voluntad de pasar del diseño a la implementación real y la satisfacción de los ocupantes. [4] Además, la evidencia sugiere que los modelos de simulación de edificios pueden resultar más precisos para una estructura determinada cuando se incluye información operativa real, como los puntos de ajuste del termostato, el uso de los electrodomésticos, etc. [12]
En Europa, para financiar la modernización, existen iniciativas bancarias únicas de la Unión Europea que ofrecen fondos o ayuda, incluida la iniciativa de Apoyo Europeo Conjunto a la Inversión Sostenible en Áreas Urbanas y el proyecto de Asistencia Energética Local Europea (ELENA). [13] [14]
La modernización a lo largo del tiempo es la implementación de un proyecto de modernización que se planifica de manera gradual en intervalos de tiempo dentro de una duración estipulada. Este enfoque suele buscarse para modernizaciones energéticas profundas en lugar de un enfoque de una sola vez para reducir la carga de grandes costos iniciales. Por lo tanto, una modernización a lo largo del tiempo puede ser una opción más viable cuando existen limitaciones de capital. La investigación en el Reino Unido ha demostrado que las modernizaciones realizadas a lo largo del tiempo pueden lograr niveles de rendimiento de la vivienda iguales a los logrados por DER de una sola vez [4] [15] [16] y algunos proyectos han tenido éxito en los Estados Unidos. [17] Los pros y los contras de una modernización a lo largo del tiempo se comparan de la siguiente manera: [4]
Es importante señalar que, por ejemplo, un proyecto de modernización que se realice en horas extraordinarias podría estipular las necesidades de los ocupantes, pero podría tener un rendimiento técnico inferior al óptimo. También podría resultar más costoso. Existe una falta de herramientas para ejecutar proyectos que se realicen en horas extraordinarias de manera eficiente. [4]
La planificación detallada debe inculcarse desde el principio. Se recomienda incluir una evaluación posterior a la ocupación en cada etapa de la implementación para abordar las modificaciones necesarias en etapas futuras. El rendimiento de la vivienda debe rastrearse en cada etapa mediante facturas de servicios públicos o dispositivos de retroalimentación. Esto ayuda a lograr el objetivo establecido para el consumo de energía. Se debe tener en cuenta la implementación de la envolvente del edificio y los elementos de diseño pasivo 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 deben realizarse más tarde para tener una ventaja de innovación. Las renovaciones a lo largo del tiempo pueden guiarse por estas estrategias para tener éxito. [4]
Los proyectos de renovación energética profunda se rigen por distintas fases: planificación previa, planificación del proyecto, construcción y prueba. Para el proceso de diseño y construcción, se debe crear un conjunto de necesidades, oportunidades, metas y objetivos definidos para el proyecto. Esto determina el proyecto en general. Walker et al. proporcionan una guía sobre el proceso de diseño y construcción que se puede seguir de manera flexible en proyectos de renovación energética profunda en viviendas residenciales. [4]
Cluett y Amann (2014) encontraron las medidas de eficiencia que se implementan con mayor frecuencia en los EE. UU. para los edificios residenciales. Se enumeran a grandes rasgos de la siguiente manera: [3]
Las especificaciones de modernización energética profunda para diversos elementos varían de una zona climática a otra.
Para completar la renovación energética profunda de un edificio comercial, se requiere una auditoría energética de nivel III , según la definición de ASHRAE . Este tipo de auditoría energética, también conocida como auditoría de grado de inversión, incluye un análisis de las interacciones entre las estrategias de eficiencia y su costo de ciclo de vida. [18] Tras la selección e implementación de las medidas, se verifica el ahorro de energía utilizando el Protocolo Internacional de Medición y Verificación del Desempeño. [19]
Las renovaciones energéticas profundas utilizan herramientas de modelado energético que se integran con los mecanismos de toma de decisiones financieras pro forma de una organización u otros. Las tecnologías de teléfonos inteligentes han simplificado el proceso de renovación, ya que en los últimos años han aparecido varias herramientas de auditoría y renovación para acelerar las renovaciones y maximizar la eficiencia en el campo.
Un edificio que ha sido sometido a una profunda modernización energética generalmente está bien posicionado para obtener una clasificación de edificio ecológico como LEED .
Se han realizado varios estudios para determinar y cuantificar los beneficios que se obtienen para los propietarios, inquilinos y otras partes interesadas a partir de la finalización exitosa de renovaciones energéticas profundas. [2] [3] [4] La siguiente tabla del Rocky Mountain Institute establece las medidas de eficiencia adoptadas en un proyecto de renovación 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 dicho proyecto. [2]
Es necesario un cambio de paradigma para lograr el objetivo de mitigar el cambio climático mediante la modernización. Este cambio se sustenta en una mayor necesidad de propagar cambios de comportamiento en lugar de simplemente implementar tecnologías. El marco debería pasar de una perspectiva centrada en proyectos a una comprensión de una ejecución a mayor escala que incluya la conciencia y los intereses sociales. Por lo tanto, existe la necesidad de establecer programas de modernización a gran escala que respalden la idea de las ciudades como sitios activos para inculcar nuevas tecnologías. [7]
"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 reducir la vida útil de los edificios, al tiempo que aumentan los riesgos relacionados con la salud, como el deterioro del clima interior". (La hoja de ruta mundial del GABC) [20]
Para contrarrestar el problema del aumento de la temperatura global, en el acuerdo de París de 2015 se llegó a una decisión en la que los países miembros se comprometieron a mantener las temperaturas por debajo de los 2 °C, en comparación con los niveles preindustriales. El Informe sobre la situación mundial de 2017 subraya la importancia y el potencial de la rehabilitación energética profunda, entre otras soluciones, para lograr los objetivos de mitigación del cambio climático. La rehabilitación energética profunda es una de las soluciones para reducir la huella de carbono de los edificios. El informe concluyó que los edificios y la industria de la construcción juntos representaban el 36 % del uso final de energía global y el 39 % de las emisiones de CO2 relacionadas con la energía . El informe pide una mejora del 30 % para 2030 en la intensidad del uso de energía (es decir, el uso de energía por metro cuadrado) del sector de la construcción, en comparación con los niveles de 2015, para alcanzar los objetivos del acuerdo de París. Aunque un número creciente de países han establecido políticas para mejorar el rendimiento energético de los edificios, un sector de la construcción en rápido crecimiento, especialmente en los países en desarrollo, ha contrarrestado esas mejoras. El informe señala que las mejoras de eficiencia, incluidas las medidas de envolvente de los edificios, representan casi 2400 EJ en compensaciones de energía acumuladas hasta 2060, más que toda la energía final consumida por el sector de la construcción mundial en los últimos 20 años. [6]
El informe afirma que una de las medidas importantes que se deben tomar es la intensificación agresiva de las renovaciones energéticas profundas de los edificios existentes en todo el mundo. Hace referencia a la Hoja de Ruta Global de la Alianza Global para los Edificios y la Construcción (GABC) para la sostenibilidad del sector de la construcción. [6] La Hoja de Ruta Global de la GABC pretende "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, adoptando las siguientes medidas a nivel mundial:
Un análisis que prevé una reducción del 50% en el consumo de energía y las emisiones de carbono en Estados Unidos para 2050 se traducirá en reformas integrales de eficiencia energética en más de la mitad de los edificios existentes. [21]
El marco de políticas para la modernización en los EE. UU. está dirigido a los niveles estatal y local. Estas iniciativas cuentan con el apoyo del gobierno nacional. Existen cientos de programas de este tipo, desde auditorías energéticas básicas y la concesión de reembolsos financieros hasta programas integrales que apuntan a optimizar toda la casa.
Carine et al. resumen los elementos presentes mayoritariamente en los mejores programas como: [21]
El programa Home Performance with Energy Star es administrado por muchos organismos en los EE. UU., con la ayuda del Departamento de Energía de ese país. Este proyecto informa un costo promedio de $3500 por vivienda modernizada, con una distribución del 57 %, 14 % y 29 % entre incentivos para propietarios, incentivos para contratistas y costos administrativos, respectivamente. [21]
En el ámbito comercial, el Programa Energy Star de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos tiene como objetivo reducir la huella de carbono de los edificios. Según esta iniciativa, los propietarios evalúan sus edificios en una escala del 1 al 100. Los que obtienen una puntuación de 75 o más reciben la designación "Energy Star", mientras que a los demás se les anima a seguir estrategias de mejora para un mejor rendimiento. Casi 500.000 propiedades, que representan aproximadamente la mitad de la superficie construida de edificios comerciales de Estados Unidos, han sido evaluadas en 2016, y un total de 29.500 edificios han recibido la calificación "Energy Star" hasta ese momento. [21]
Algunos de los principales obstáculos en el camino de la industria del reacondicionamiento incluyen: [21]
El Empire State Building ha sido sometido a un profundo proceso de modernización energética que se completó en 2013. El equipo del proyecto, formado por representantes de Johnson Controls , Rocky Mountain Institute , Clinton Climate Initiative y Jones Lang LaSalle , habrá logrado una reducción anual del consumo energético del 38% y 4,4 millones de dólares. [22] Por ejemplo, las 6.500 ventanas se refabricaron in situ para convertirlas en superventanas que bloquean el calor pero dejan pasar la luz. Los costes operativos del aire acondicionado en los días calurosos se redujeron y esto ahorró 17 millones de dólares del coste de capital del proyecto de forma inmediata, financiando en parte otras reformas. [23] El Empire State Building, que recibió una calificación de oro en Liderazgo en Energía y Diseño Ambiental (LEED) en septiembre de 2011, es el edificio con certificación LEED más alto de los Estados Unidos. [24]
El edificio de la ciudad-condado de Indianápolis se sometió a un profundo proceso de modernización energética en 2011, que logró una reducción energética anual del 46% y un ahorro energético anual de $750.000.
Una vez finalizado, el equipo del proyecto, integrado por representantes de la Autoridad de Construcción del Condado de Indianápolis-Marion, la Oficina de Sustentabilidad de Indianápolis, el Rocky Mountain Institute y Performance Services, habrá logrado una reducción energética anual del 46% y un ahorro energético anual de $750.000.
Un estudio de caso de negocios realizado por la Fundación Rockefeller evalúa el potencial del mercado de modernización en los Estados Unidos. Proyecta una oportunidad de inversión de 279 mil millones de dólares. El sector residencial, seguido por los sectores comercial e institucional, ofrece el mayor impacto comercial. La ampliación de los esfuerzos de modernización puede crear 3.3 mil millones de años de trabajo directos e indirectos acumulados en los Estados Unidos. [25]
La rentabilidad se puede lograr cuando el ahorro anual en los costos de energía puede igualar o superar los costos anuales del préstamo. Su equilibrio perfecto se conoce como costos netos mensuales neutros. 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]
Less et al. (2015) descubrieron que, en promedio, las renovaciones energéticas profundas en Estados Unidos no tenían un flujo de caja neto mensual. Sin embargo, la variabilidad fue grande: algunos proyectos redujeron sustancialmente los costos netos mensuales y otros los aumentaron sustancialmente. Por lo tanto, la cuestionable relación costo-eficacia se considera una barrera para la generalización de las renovaciones energéticas profundas. [4]
Aunque existen muchas herramientas de modelado 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. [26] Cluett et al. señalan que los programas piloto deberían monitorear los ahorros reales de energía para evaluar el impacto del proyecto y ayudar a calibrar las herramientas de estimación. [3]
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