Un edificio de energía cero ( ZEB ), también conocido como edificio de energía neta cero ( NZE ), es un edificio con consumo neto de energía cero , lo que significa que la cantidad total de energía utilizada por el edificio anualmente es igual a la cantidad de energía renovable creada en el sitio [1] [2] o en otras definiciones por fuentes de energía renovable fuera del sitio, utilizando tecnología como bombas de calor, ventanas y aislamiento de alta eficiencia y paneles solares. [3]
El objetivo es que estos edificios contribuyan menos gases de efecto invernadero a la atmósfera durante sus operaciones que edificios similares que no pertenecen a la ZNE. A veces consumen energía no renovable y producen gases de efecto invernadero, pero en otras ocasiones reducen en la misma cantidad el consumo de energía y la producción de gases de efecto invernadero en otros lugares. El desarrollo de edificios de energía cero se ve fomentado por el deseo de tener un menor impacto en el medio ambiente, y su expansión se ve fomentada por exenciones fiscales y ahorros en los costos de energía que hacen que los edificios de energía cero sean financieramente viables.
La terminología tiende a variar entre países, agencias, ciudades, pueblos e informes, por lo que un conocimiento general de este concepto y sus diversos usos es esencial para una comprensión versátil de la energía limpia y las energías renovables. [4] [5] [6] La Agencia Internacional de Energía (AIE) y la Unión Europea (UE) utilizan con mayor frecuencia "Energía neta cero", y el término "energía neta cero" se utiliza principalmente en los EE. UU. Un concepto similar aprobado e implementado por la Unión Europea y otros países signatarios es el de Edificio de Energía Casi Cero ( nZEB ), con el objetivo de que todos los edificios nuevos en la región cumplan con los estándares nZEB para 2020. [7]
Descripción general
Los edificios típicos que cumplen con los códigos consumen el 40% de la energía total de combustibles fósiles en los EE. UU. y la Unión Europea y contribuyen significativamente a los gases de efecto invernadero. [8] [9] Para combatir un uso tan elevado de energía, cada vez más edificios están comenzando a implementar el principio de neutralidad de carbono, que se considera un medio para reducir las emisiones de carbono y reducir la dependencia de los combustibles fósiles . Aunque los edificios de energía cero siguen siendo limitados, incluso en los países desarrollados están ganando importancia y popularidad.
La mayoría de los edificios de energía cero utilizan la red eléctrica para almacenar energía , pero algunos son independientes de la red y otros incluyen almacenamiento de energía in situ. Los edificios se denominan "edificios de energía plus" o, en algunos casos, "casas de bajo consumo energético". Estos edificios producen energía in situ utilizando tecnologías renovables como la solar y la eólica, al tiempo que reducen el uso general de energía con tecnologías de iluminación y calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) altamente eficientes . El objetivo de energía cero se está volviendo más práctico a medida que disminuyen los costos de las tecnologías de energía alternativa y aumentan los costos de los combustibles fósiles tradicionales.
El desarrollo de edificios modernos de energía cero fue posible en gran medida gracias a los avances logrados en nuevas tecnologías y técnicas energéticas y de construcción. Estos incluyen aislamiento de espuma en aerosol altamente aislante , paneles solares de alta eficiencia , bombas de calor de alta eficiencia y ventanas de triple y cuádruple acristalamiento altamente aislantes y de baja emisividad . [10] [11] Estas innovaciones también han sido mejoradas significativamente por la investigación académica, que recopila datos precisos de rendimiento energético en edificios tradicionales y experimentales y proporciona parámetros de rendimiento para modelos informáticos avanzados para predecir la eficacia de los diseños de ingeniería.
Los edificios de energía cero pueden formar parte de una red inteligente . Algunas ventajas de estos edificios son las siguientes:
Aunque el concepto de cero neto es aplicable a una amplia gama de recursos, agua y residuos , la energía suele ser el primer recurso al que se apunta porque:
La energía, en particular la electricidad y los combustibles para calefacción como el gas natural o el gasóleo, son caros. Por lo tanto, reducir el uso de energía puede ahorrarle dinero al propietario del edificio. Por el contrario, el agua y los residuos son económicos para el propietario del edificio.
La energía, en particular la electricidad y el combustible para calefacción, tiene una elevada huella de carbono . Por lo tanto, reducir el uso de energía es una forma importante de reducir la huella de carbono del edificio.
Existen medios bien establecidos para reducir significativamente el uso de energía y la huella de carbono de los edificios. Estas incluyen: agregar aislamiento, usar bombas de calor en lugar de calderas, usar ventanas de baja emisividad, ventanas de triple o cuádruple acristalamiento y agregar paneles solares al techo. [10]
En algunos países, existen subsidios y exenciones fiscales patrocinados por el gobierno para la instalación de bombas de calor, paneles solares, ventanas de triple o cuádruple acristalamiento y aislamiento que reducen en gran medida el costo de llegar a un edificio de energía neta cero para el propietario. [12]
Optimización de la construcción de energía cero para el impacto climático
La introducción de edificios de energía cero hace que los edificios sean más eficientes energéticamente y reduce la tasa de emisiones de carbono una vez que el edificio está en funcionamiento; sin embargo, todavía hay mucha contaminación asociada con el carbono incorporado en un edificio . [13] El carbono incorporado es el carbono emitido en la fabricación y transporte de los materiales de un edificio y en la construcción de la estructura misma; es responsable del 11% de las emisiones globales de GEI y del 28% de las emisiones globales del sector de la construcción. [13] La importancia del carbono incorporado crecerá a medida que comience a representar la mayor parte de las emisiones de carbono de un edificio. En algunos edificios más nuevos y energéticamente eficientes, el carbono incorporado ha aumentado al 47% de las emisiones durante la vida útil del edificio. [14] Centrarse en el carbono incorporado es parte de la optimización de la construcción para el impacto climático y cero emisiones de carbono requiere consideraciones ligeramente diferentes a las de optimizar solo para la eficiencia energética. [15] [16] [17]
Un estudio de 2019 encontró que entre 2020 y 2030, reducir las emisiones de carbono iniciales y cambiar a energías limpias o renovables es más importante que aumentar la eficiencia de los edificios porque "construir una estructura altamente eficiente desde el punto de vista energético puede en realidad producir más gases de efecto invernadero que una que cumpla con el código básico si el carbono -Se utilizan materiales intensivos ." [18] El estudio afirmó que debido a que "los códigos de energía neta cero no reducirán significativamente las emisiones a tiempo, los formuladores de políticas y los reguladores deben apuntar a verdaderos edificios netos de carbono cero, no edificios de energía neta cero". [18]
Una forma de reducir el carbono incorporado es mediante el uso de materiales bajos en carbono para la construcción, como paja, madera, linóleo o cedro. Para materiales como el hormigón y el acero, existen opciones para reducir las emisiones incorporadas; sin embargo, es poco probable que estén disponibles a gran escala en el corto plazo. [19] En conclusión, se ha determinado que el punto de diseño óptimo para la reducción de gases de efecto invernadero parecía ser edificios multifamiliares de cuatro pisos hechos de materiales con bajas emisiones de carbono, como los enumerados anteriormente, que podrían ser un modelo para estructuras con bajas emisiones de carbono. . [18]
Definiciones
A pesar de compartir el nombre de "energía neta cero", existen varias definiciones de lo que significa el término en la práctica, con una diferencia particular en el uso entre América del Norte y Europa. [4] [5] [6]
Esta ZNE genera la misma cantidad de energía que se utiliza, incluida la energía utilizada para transportar la energía al edificio. Este tipo representa las pérdidas de energía durante la generación y transmisión de electricidad . [20] Estas ZNE deben generar más electricidad que los edificios de energía neta nula.
Emisiones netas de energía cero
Fuera de Estados Unidos y Canadá , un ZEB generalmente se define como uno con cero emisiones netas de energía, también conocido como edificio con cero emisiones de carbono (ZCB) o edificio con cero emisiones (ZEB). Según esta definición, las emisiones de carbono generadas por el uso de combustibles fósiles dentro o fuera del sitio se equilibran con la cantidad de producción de energía renovable in situ . Otras definiciones incluyen no sólo las emisiones de carbono generadas por el edificio en uso, sino también las generadas en la construcción del edificio y la energía incorporada de la estructura. Otros debaten si las emisiones de carbono derivadas de los desplazamientos hacia y desde el edificio también deberían incluirse en el cálculo. Un trabajo reciente en Nueva Zelanda ha iniciado un enfoque para incluir la energía del transporte de los usuarios de edificios dentro de los marcos de construcción de energía cero. [21]
Costo neto cero
En este tipo de edificios, el coste de compra de energía se equilibra con los ingresos por ventas de electricidad a la red de electricidad generada in situ. Tal estado depende de cómo una empresa de servicios públicos acredita la generación neta de electricidad y de la estructura de tarifas de servicios públicos que utiliza el edificio.
Uso neto de energía cero fuera del sitio
Un edificio puede considerarse ZEB si el 100% de la energía que compra proviene de fuentes de energía renovables, incluso si la energía se genera fuera del sitio.
Fuera de la red
Los edificios fuera de la red son ZEB independientes que no están conectados a una instalación de servicios públicos de energía externa. Requieren generación distribuida de energía renovable y capacidad de almacenamiento de energía (para cuando no brilla el sol, no sopla viento, etc.). Una casa energéticamente autárquica es un concepto de construcción en el que el equilibrio del propio consumo y producción de energía se puede realizar por horas o incluso en cantidades más pequeñas. Las casas energéticamente autárquicas pueden desconectarse de la red.
Edificio de energía neta cero
Sobre la base de un análisis científico dentro del programa de investigación conjunto "Hacia edificios solares de energía neta cero" [22], se creó un marco metodológico que permite diferentes definiciones, de acuerdo con los objetivos políticos del país, las condiciones (climáticas) específicas y los requisitos formulados respectivamente para las condiciones interiores. : La comprensión conceptual general de un Net ZEB es un edificio energéticamente eficiente, conectado a la red, capaz de generar energía a partir de fuentes renovables para compensar su propia demanda de energía (ver figura 1).Figura 1: El concepto de equilibrio neto ZEB: saldo de la importación de energía ponderada, respectivamente, la demanda de energía (eje x) y la exportación de energía (créditos de alimentación), respectivamente, la generación (in situ) (eje y)). La palabra "Net" enfatiza el intercambio de energía entre el edificio y la infraestructura energética. A través de la interacción edificio-red, los Net ZEB se convierten en una parte activa de la infraestructura de energía renovable. Esta conexión a las redes eléctricas evita el almacenamiento estacional de energía y los sistemas locales sobredimensionados para la generación de energía a partir de fuentes renovables, como en los edificios energéticos autónomos . La similitud de ambos conceptos es un camino de dos acciones: 1) reducir la demanda de energía mediante medidas de eficiencia energética y uso pasivo de energía; 2) generar energía a partir de fuentes renovables. Sin embargo, la interacción de Net ZEB con la red y los planes para aumentar ampliamente su número [23] evocan consideraciones sobre una mayor flexibilidad en el cambio de cargas de energía y la reducción de las demandas máximas. [24]
Distrito de Energía Positiva
Ampliando algunos de los principios de los edificios de energía cero al nivel de un distrito urbano, los Distritos de Energía Positiva (PED) son distritos u otras áreas urbanas que producen anualmente al menos tanta energía como la que consumen. El impulso para desarrollar distritos energéticos positivos completos en lugar de edificios individuales se basa en la posibilidad de compartir recursos, gestionar sistemas energéticamente eficientes en muchos edificios y alcanzar economías de escala. [25]
Dentro de este procedimiento de equilibrio deben determinarse varios aspectos y opciones explícitas: [26] [27] [28]
El límite del sistema de construcción se divide en un límite físico que determina qué recursos renovables se consideran (por ejemplo, en la huella de los edificios, en el sitio o incluso fuera del sitio) [29] , respectivamente, cuántos edificios se incluyen en el equilibrio (edificio único, grupo de edificios) y un límite de equilibrio que determina los usos de energía incluidos (por ejemplo, calefacción, refrigeración, ventilación, agua caliente, iluminación, electrodomésticos, TI, servicios centrales, vehículos eléctricos y energía incorporada, etc.). Cabe señalar que se pueden priorizar las opciones de suministro de energía renovable (por ejemplo, mediante transporte o esfuerzo de conversión, disponibilidad durante la vida útil del edificio o potencial de replicación en el futuro, etc.) y, por lo tanto, crear una jerarquía. Se puede argumentar que se debe dar prioridad a los recursos dentro del espacio del edificio o en el sitio sobre las opciones de suministro fuera del sitio.
El sistema de ponderación convierte las unidades físicas de diferentes vectores de energía en una métrica uniforme (sitio/energía final, fuente/energía primaria, partes renovables incluidas o no, coste energético, emisiones de carbono equivalentes e incluso créditos energéticos o medioambientales) y permite su comparación y compensación. entre sí en un único equilibrio (por ejemplo, la electricidad fotovoltaica exportada puede compensar la biomasa importada). Los factores de conversión/ponderación influenciados políticamente y, por lo tanto, posiblemente asimétricos o dependientes del tiempo, pueden afectar el valor relativo de los vectores de energía y pueden influir en la capacidad de generación de energía requerida.
A menudo se supone que el período de equilibrio es de un año (adecuado para cubrir todos los usos energéticos de la operación). También podría considerarse un período más corto (mensual o estacional), así como un equilibrio a lo largo de todo el ciclo de vida (incluida la energía incorporada, que también podría anualizarse y contabilizarse además de los usos energéticos operativos).
Figura 2: El concepto de balance neto ZEB: Representación gráfica de los diferentes tipos de balance: balance de importación/exportación entre energía ponderada exportada y entregada, balance de carga/generación entre generación ponderada y carga, y balance neto mensual entre valores netos mensuales ponderados de generación. y cargar.
El balance energético se puede realizar en dos tipos de balance: 1) Balance de energía entregada/importada y exportada (fase de monitoreo ya que se puede incluir el autoconsumo de energía generada en el sitio); 2) Equilibrio entre la demanda de energía (ponderada) y la generación de energía (ponderada) (para la fase de diseño, ya que faltan patrones de consumo temporal normales de los usuarios finales -por ejemplo, para iluminación, electrodomésticos, etc.-). Alternativamente, es imaginable un saldo basado en valores netos mensuales en el que sólo se suman los residuos por mes para obtener un saldo anual. Esto puede verse como un equilibrio de carga/generación o como un caso especial de equilibrio de importación/exportación donde se supone un "autoconsumo mensual virtual" (ver figura 2 y comparar). [26]
Además del balance energético, los Net ZEB se pueden caracterizar por su capacidad de igualar la carga del edificio mediante su generación de energía (adaptación de carga) o de funcionar de manera beneficiosa con respecto a las necesidades de la infraestructura de la red local (interacción de red). Ambos pueden expresarse mediante indicadores adecuados que pretenden ser únicamente herramientas de evaluación.
Diseño y construcción
Los pasos más rentables hacia la reducción del consumo de energía de un edificio suelen darse durante el proceso de diseño. [30] Para lograr un uso eficiente de la energía, el diseño de energía cero se aleja significativamente de la práctica de construcción convencional. Los diseñadores exitosos de edificios de energía cero generalmente combinan principios de acondicionamiento solar pasivo o artificial/falso probados en el tiempo que funcionan con los activos en el sitio. La luz del sol y el calor solar, las brisas predominantes y el frescor de la tierra debajo de un edificio pueden proporcionar iluminación natural y temperaturas interiores estables con medios mecánicos mínimos. Los ZEB normalmente están optimizados para utilizar protección y ganancia de calor solar pasivo, combinados con masa térmica para estabilizar las variaciones de temperatura diurnas a lo largo del día, y en la mayoría de los climas están superaislados . [31] Todas las tecnologías necesarias para crear edificios de energía cero ya están disponibles en el mercado .
Se encuentran disponibles sofisticadas herramientas de simulación de energía de edificios en 3-D para modelar cómo se comportará un edificio con una variedad de variables de diseño, como la orientación del edificio (en relación con la posición diaria y estacional del sol ), el tipo y ubicación de ventanas y puertas, la profundidad del voladizo, tipo de aislamiento y valores de los elementos del edificio, estanqueidad al aire ( climatización ), eficiencia de calefacción, refrigeración, iluminación y otros equipos, así como el clima local. Estas simulaciones ayudan a los diseñadores a predecir cómo se comportará el edificio antes de su construcción y les permiten modelar las implicaciones económicas y financieras en el análisis de costes y beneficios del edificio o, aún más apropiado, la evaluación del ciclo de vida .
Los edificios de energía cero se construyen con importantes características de ahorro de energía . Las cargas de calefacción y refrigeración se reducen mediante el uso de equipos de alta eficiencia (como bombas de calor en lugar de calderas. Las bombas de calor son aproximadamente cuatro veces más eficientes que las calderas), aislamiento adicional (especialmente en el ático y en el sótano de las casas), alta ventanas de alta eficiencia (como ventanas de baja emisividad y triple acristalamiento), a prueba de corrientes de aire, electrodomésticos de alta eficiencia (particularmente refrigeradores modernos de alta eficiencia), iluminación LED de alta eficiencia, ganancia solar pasiva en invierno y sombreado pasivo en verano, ventilación natural y otras técnicas. Estas características varían dependiendo de las zonas climáticas en las que se produce la construcción. Las cargas de calentamiento de agua se pueden reducir mediante el uso de accesorios de conservación de agua, unidades de recuperación de calor en aguas residuales y mediante el uso de calentamiento de agua solar y equipos de calentamiento de agua de alta eficiencia. Además, la iluminación natural con claraboyas o tubos solares puede proporcionar el 100% de la iluminación diurna dentro de la casa. La iluminación nocturna generalmente se realiza con iluminación fluorescente y LED que utilizan 1/3 o menos energía que las luces incandescentes, sin agregar calor no deseado. Y las cargas eléctricas diversas se pueden reducir eligiendo electrodomésticos eficientes y minimizando las cargas fantasma o la energía de reserva . Otras técnicas para alcanzar el cero neto (dependiendo del clima) son los principios de construcción protegidos de la Tierra , muros superaislantes que utilizan construcción con balas de paja , paneles de construcción y elementos de techo prefabricados, además de paisajismo exterior para dar sombra estacional.
Una vez que se haya minimizado el uso de energía del edificio, será posible generar toda esa energía en el sitio utilizando paneles solares montados en el techo. Vea ejemplos de casas de energía neta cero aquí .
Los ZEB aprovechan la energía disponible para satisfacer sus necesidades de electricidad y calefacción o refrigeración. Con diferencia, la forma más común de recolectar energía es utilizar paneles solares fotovoltaicos montados en el techo que convierten la luz del sol en electricidad. La energía también se puede recolectar con colectores solares térmicos (que utilizan el calor del sol para calentar agua para el edificio). Las bombas de calor también pueden recolectar calor y enfriar del aire (de origen aéreo) o del suelo cerca del edificio (de origen terrestre, también conocido como geotermia). Técnicamente, las bombas de calor mueven el calor en lugar de recolectarlo, pero el efecto general en términos de reducción del uso de energía y reducción de la huella de carbono es similar. En el caso de casas individuales, se pueden utilizar diversas tecnologías de microgeneración para proporcionar calor y electricidad al edificio, utilizando células solares o turbinas eólicas para obtener electricidad, y biocombustibles o colectores solares térmicos vinculados a un almacenamiento de energía térmica estacional (STES) para calefacción de espacios. . Un STES también se puede utilizar para enfriar en verano almacenando el frío del invierno bajo tierra. Para hacer frente a las fluctuaciones de la demanda, los edificios de energía cero frecuentemente se conectan a la red eléctrica , exportan electricidad a la red cuando hay excedente y extraen electricidad cuando no se produce suficiente electricidad. [4] Otros edificios pueden ser totalmente autónomos .
La recolección de energía suele ser más efectiva en lo que respecta al costo y la utilización de recursos cuando se realiza a escala local pero combinada, por ejemplo, un grupo de casas, covivienda , distrito local o aldea en lugar de una casa individual. Un beneficio energético de dicha recolección de energía localizada es la eliminación virtual de las pérdidas en la transmisión y distribución de electricidad . La recolección de energía in situ, como por ejemplo con paneles solares montados en el tejado, elimina por completo estas pérdidas de transmisión. La recolección de energía en aplicaciones comerciales e industriales debería beneficiarse de la topografía de cada ubicación. Sin embargo, un sitio libre de sombra puede generar grandes cantidades de electricidad con energía solar desde el techo del edificio y casi cualquier sitio puede usar bombas de calor geotérmicas o de aire. La producción de bienes con un consumo neto cero de energía fósil requiere ubicaciones de recursos geotérmicos , microhidráulicos , solares y eólicos para sostener el concepto. [32]
Los barrios de energía cero, como el desarrollo BedZED en el Reino Unido , y los que se están extendiendo rápidamente en California y China , podrán utilizar esquemas de generación distribuida . En algunos casos, esto puede incluir calefacción urbana , agua fría comunitaria, turbinas eólicas compartidas, etc. Actualmente existen planes para utilizar tecnologías ZEB para construir ciudades enteras fuera de la red o con uso neto de energía cero.
El debate sobre la "cosecha de energía" versus la "conservación de energía"
Como resultado de los importantes subsidios gubernamentales para sistemas eléctricos solares fotovoltaicos, turbinas eólicas, etc., hay quienes sugieren que una ZEB es una casa convencional con tecnologías distribuidas de recolección de energía renovable. Han aparecido adiciones enteras de este tipo de viviendas en lugares donde los subsidios fotovoltaicos (PV) son importantes, [33] pero muchas de las llamadas "Hogares de Energía Cero" todavía tienen facturas de servicios públicos. Este tipo de recolección de energía sin conservación adicional de energía puede no ser rentable con la situación actual [¿ cuándo? ] precio de la electricidad generada con equipos fotovoltaicos, dependiendo del precio local de la electricidad de la compañía eléctrica. [34] Los ahorros en costos, energía y huella de carbono provenientes de la conservación (por ejemplo, aislamiento adicional, ventanas de triple acristalamiento y bombas de calor) en comparación con los de la generación de energía in situ (por ejemplo, paneles solares) se han publicado para una actualización a una casa existente aquí.
Desde la década de 1980, el diseño de edificios solares pasivos y casas pasivas han demostrado reducciones en el consumo de energía para calefacción del 70% al 90% en muchos lugares, sin recolección activa de energía. Para construcciones nuevas, y con un diseño experto, esto se puede lograr con un costo de construcción adicional mínimo en materiales en comparación con un edificio convencional. Muy pocos expertos de la industria tienen las habilidades o la experiencia para aprovechar plenamente los beneficios del diseño pasivo. [35] Estos diseños solares pasivos son mucho más rentables que añadir costosos paneles fotovoltaicos en el tejado de un edificio convencional ineficiente. [34] Unos pocos kilovatios-hora de paneles fotovoltaicos (que cuestan el equivalente a unos 2 o 3 dólares estadounidenses por kWh de producción anual) sólo pueden reducir las necesidades de energía externa entre un 15% y un 30%. Un aire acondicionado convencional con un alto índice de eficiencia energética estacional de 29 kWh (100.000 BTU) 14 requiere más de 7 kW de electricidad fotovoltaica mientras está en funcionamiento, y eso no incluye suficiente para el funcionamiento nocturno fuera de la red . El enfriamiento pasivo y las técnicas superiores de ingeniería de sistemas pueden reducir el requisito de aire acondicionado entre un 70% y un 90%. La electricidad generada con energía fotovoltaica se vuelve más rentable cuando la demanda general de electricidad es menor.
Enfoque combinado para modernizaciones rápidas de edificios existentes
Empresas en Alemania y los Países Bajos ofrecen paquetes rápidos de modernización climática para edificios existentes, que añaden una capa de aislamiento diseñada a medida en el exterior del edificio, junto con mejoras para un uso más sostenible de la energía, como bombas de calor. En Estados Unidos se están llevando a cabo proyectos piloto similares. [36] [37]
Comportamiento de los ocupantes
La energía utilizada en un edificio puede variar mucho dependiendo del comportamiento de sus ocupantes. La aceptación de lo que se considera cómodo varía mucho. Estudios de casas idénticas han mostrado diferencias dramáticas en el uso de energía en una variedad de climas. Una relación promedio ampliamente aceptada entre el mayor y el menor consumo de energía en hogares idénticos es de aproximadamente 3, y algunos hogares idénticos utilizan hasta 20 veces más energía para calefacción que otros. [38] El comportamiento de los ocupantes puede variar desde diferencias en la configuración y programación de los termostatos , diferentes niveles de iluminación y uso de agua caliente, funcionamiento del sistema de ventanas y persianas y la cantidad de dispositivos eléctricos diversos o cargas de enchufes utilizados. [39]
Preocupaciones por los servicios públicos
Las empresas de servicios públicos suelen ser legalmente responsables del mantenimiento de la infraestructura eléctrica que lleva energía a nuestras ciudades, vecindarios y edificios individuales. Las empresas de servicios públicos suelen ser propietarias de esta infraestructura hasta el límite de propiedad de una parcela individual y, en algunos casos, también poseen infraestructura eléctrica en terrenos privados.
En los EE. UU., las empresas de servicios públicos han expresado su preocupación de que el uso de Net Metering para proyectos ZNE amenace los ingresos básicos de las empresas de servicios públicos, lo que a su vez afecta su capacidad para mantener y dar servicio a la parte de la red eléctrica de la que son responsables. Las empresas de servicios públicos han expresado su preocupación de que los estados que mantienen leyes de medición neta puedan cargar a los hogares que no son ZNE con costos de servicios públicos más altos, ya que esos propietarios serían responsables de pagar el mantenimiento de la red, mientras que los propietarios de viviendas ZNE teóricamente no pagarían nada si logran el estatus ZNE. Esto crea posibles problemas de equidad, ya que actualmente la carga parece recaer en los hogares de bajos ingresos. Una posible solución a este problema es crear un cargo base mínimo para todos los hogares conectados a la red pública, lo que obligaría a los propietarios de viviendas de la ZNE a pagar por los servicios de la red independientemente de su uso eléctrico.
Otra preocupación es que la distribución local, así como las redes de transmisión más grandes, no han sido diseñadas para transportar electricidad en dos direcciones, lo que puede ser necesario a medida que entren en funcionamiento niveles más altos de generación de energía distribuida. Superar esta barrera podría requerir importantes mejoras en la red eléctrica; sin embargo, a partir de 2010, no se cree que esto sea un problema importante hasta que la generación renovable alcance niveles de penetración mucho más altos. [40]
Esfuerzos de desarrollo
La amplia aceptación de la tecnología de construcción de energía cero puede requerir más incentivos gubernamentales o regulaciones de códigos de construcción, el desarrollo de estándares reconocidos o aumentos significativos en el costo de la energía convencional. [41]
El campus fotovoltaico de Google y el campus fotovoltaico de 480 kilovatios de Microsoft dependieron de subsidios e incentivos financieros federales de Estados Unidos, y especialmente de California. California está proporcionando ahora 3.200 millones de dólares en subsidios [42] para edificios residenciales y comerciales de consumo de energía casi nulo. Los detalles de los subsidios a las energías renovables de otros estados americanos (hasta 5,00 dólares estadounidenses por vatio) se pueden encontrar en la Base de datos de incentivos estatales para las energías renovables y la eficiencia. [43] El Centro de Energía Solar de Florida tiene una presentación de diapositivas sobre los avances recientes en esta área. [44]
El Consejo Empresarial Mundial para el Desarrollo Sostenible [45] ha lanzado una importante iniciativa para apoyar el desarrollo de ZEB. Dirigida por el director ejecutivo de United Technologies y el presidente de Lafarge , la organización cuenta con el apoyo de grandes empresas globales y la experiencia para movilizar el mundo empresarial y el apoyo gubernamental para hacer de ZEB una realidad. Su primer informe, una encuesta entre actores clave del sector inmobiliario y de la construcción, indica que los costos de la construcción sustentable están sobreestimados en un 300 por ciento. Los encuestados estimaron que las emisiones de gases de efecto invernadero de los edificios representan el 19 por ciento del total mundial, en contraste con el valor real de aproximadamente el 40 por ciento. [46]
Edificios influyentes de energía cero y de baja energía
Quienes encargaron la construcción de casas pasivas y viviendas de energía cero (en las últimas tres décadas [ ¿cuándo? ] ) fueron esenciales para las innovaciones tecnológicas iterativas, incrementales y de vanguardia. Se ha aprendido mucho de muchos éxitos importantes y de algunos fracasos costosos. [47]
El concepto de construcción de energía cero ha sido una evolución progresiva de otros diseños de edificios de baja energía . Entre ellos, los estándares canadiense R-2000 y alemán de casas pasivas han tenido influencia internacional. Los proyectos de demostración de colaboración gubernamental, como la Casa Superaislada de Saskatchewan y la Tarea 13 de la Agencia Internacional de Energía , también han desempeñado su papel. [5]
Definición de edificio de energía neta cero
El Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE. UU . (NREL) publicó un informe titulado Edificios de energía neta cero: un sistema de clasificación basado en opciones de suministro de energía renovable. [3] Este es el primer informe que presenta un sistema de clasificación de espectro completo para edificios con energía neta cero/energía renovable que incluye el espectro completo de fuentes de energía limpia, tanto dentro como fuera del sitio. Este sistema de clasificación identifica las siguientes cuatro categorías principales de edificios/sitios/campus de energía neta cero:
NZEB:A — Un edificio con huella de energías renovables y energía neta cero
NZEB:B: un sitio de energías renovables Net Zero Energy Building
NZEB:C: un edificio de energía neta cero con energías renovables importadas
NZEB:D: un edificio de energía neta cero con energías renovables adquirido fuera del sitio
La aplicación de este sistema de clasificación Net Zero del gobierno de EE. UU. significa que cada edificio puede convertirse en Net nero con la combinación correcta de las principales tecnologías net zero: fotovoltaica (solar), GHP (calefacción y refrigeración geotérmica, baterías térmicas), EE (eficiencia energética), a veces baterías eólicas y eléctricas. Se puede ver una exposición gráfica de la escala del impacto de la aplicación de estas pautas del NREL para el cero neto en el gráfico de la Fundación Net Zero titulado "Efecto neto cero en el uso total de energía en EE. UU." [ 48] que muestra un posible uso total de combustibles fósiles del 39 % en EE. UU. Reducción al cambiar los edificios residenciales y comerciales de EE. UU. a cero neto, 37% de ahorro si todavía usamos gas natural para cocinar al mismo nivel.
Ejemplo de conversión neta de carbono cero
Muchas universidades de renombre han manifestado su deseo de eliminar por completo sus sistemas energéticos de los combustibles fósiles. Aprovechando los continuos desarrollos en las tecnologías de bombas de calor fotovoltaicas y geotérmicas , y en el avance del campo de las baterías eléctricas , la conversión completa a una solución energética libre de carbono es cada vez más fácil. La energía hidroeléctrica a gran escala existe desde antes de 1900. Un ejemplo de tal proyecto es la propuesta de la Fundación Net Zero en el MIT de eliminar por completo el uso de combustibles fósiles en ese campus. [49] Esta propuesta muestra la próxima aplicación de tecnologías de edificios de energía neta cero a escala de energía de distrito .
Ventajas y desventajas
Ventajas
aislamiento para los propietarios de edificios frente a futuros aumentos del precio de la energía
mayor comodidad debido a temperaturas interiores más uniformes (esto se puede demostrar con mapas de isotermas comparativos)
Reducción del riesgo de pérdidas por apagones de red.
Aumentos futuros mínimos o nulos en el precio de la energía para los propietarios de edificios. Reducción del requisito de austeridad energética e impuestos sobre las emisiones de carbono.
confiabilidad mejorada: los sistemas fotovoltaicos tienen garantías de 25 años y rara vez fallan durante problemas climáticos; los sistemas fotovoltaicos de 1982 en el pabellón de energía EPCOT (Experimental Prototype Community of Tomorrow) de Walt Disney World todavía estuvieron en uso hasta 2018, incluso durante tres huracanes. Fueron retirados en 2018 en preparación para un nuevo viaje. [50]
mayor valor de reventa ya que los propietarios potenciales exigen más ZEB que la oferta disponible
El valor de un edificio ZEB en relación con un edificio convencional similar debería aumentar cada vez que aumentan los costos de energía.
Contribuir a mayores beneficios para la sociedad, por ejemplo, proporcionando energía renovable sostenible a la red, reduciendo la necesidad de expansión de la red.
La optimización de los modelos energéticos de edificios urbanos (UBEM) ascendentes puede lograr avances en la exactitud de la recreación de la vitalidad de los edificios. [51]
Desventajas
Los costos iniciales pueden ser más altos: se requiere esfuerzo para comprender, aplicar y calificar para los subsidios ZEB, si existen.
muy pocos diseñadores o constructores tienen las habilidades o la experiencia necesarias para construir ZEB [35]
posibles disminuciones en los futuros costos de energía renovable de las empresas de servicios públicos pueden disminuir el valor del capital invertido en eficiencia energética
El precio de la tecnología de los nuevos equipos de células solares fotovoltaicas ha estado cayendo aproximadamente un 17% anual – Disminuirá el valor del capital invertido en un sistema de generación de electricidad solar – Los subsidios actuales pueden eliminarse gradualmente a medida que la producción en masa fotovoltaica reduzca el precio futuro
Es un desafío recuperar los mayores costes iniciales en la reventa del edificio, pero gradualmente se están introduciendo nuevos sistemas de calificación energética. [52]
Si bien una casa individual puede utilizar un promedio de energía neta nula durante un año, puede demandar energía en el momento en que se produce el pico de demanda de la red. En tal caso, la capacidad de la red aún debe proporcionar electricidad a todas las cargas. Por lo tanto, es posible que un ZEB no reduzca el riesgo de pérdidas por apagones de la red.
Sin una envoltura térmica optimizada, la energía incorporada, la energía de calefacción y refrigeración y el uso de recursos es mayor de lo necesario. Los ZEB, por definición, no exigen un nivel mínimo de rendimiento de calefacción y refrigeración, lo que permite que los sistemas de energía renovable de gran tamaño llenen el vacío energético.
La captura de energía solar mediante la envolvente de la casa solo funciona en lugares sin obstáculos del sol. La captura de energía solar no se puede optimizar en el norte (para el hemisferio norte, o en el sur para el hemisferio sur), orientado hacia la sombra o en entornos boscosos.
ZEB no está libre de emisiones de carbono, el vidrio tiene una alta energía incorporada y su producción requiere mucho carbono. [53]
Las normas de construcción, como las restricciones de altura o el código contra incendios, pueden impedir la implementación de energía eólica o solar o adiciones externas a una envolvente térmica existente. [54]
Edificio de energía cero versus edificio ecológico
El objetivo de la construcción ecológica y la arquitectura sostenible es utilizar los recursos de manera más eficiente y reducir el impacto negativo de un edificio en el medio ambiente. [55] Los edificios de energía cero logran un objetivo clave: exportar tanta energía renovable como utilizan a lo largo del año; reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. [56] Es necesario definir y establecer objetivos ZEB, ya que son fundamentales para el proceso de diseño. [57] Los edificios de energía cero pueden o no considerarse "verdes" en todas las áreas, como la reducción de residuos, el uso de materiales de construcción reciclados , etc. Sin embargo, los edificios de energía cero o neto cero tienden a tener un impacto ecológico mucho menor. durante la vida útil del edificio en comparación con otros edificios "verdes" que requieren energía importada y/o combustibles fósiles para ser habitables y satisfacer las necesidades de sus ocupantes.
Ambos términos, edificios de energía cero y edificios ecológicos, tienen similitudes y diferencias. Los edificios "verdes" a menudo se centran en la energía operativa y no tienen en cuenta la huella de carbono incorporada en la construcción. [58] Según el IPCC, el carbono incorporado representará la mitad de las emisiones totales de carbono entre ahora [2020] y 2050. [58] Por otro lado, los edificios de energía cero están diseñados específicamente para producir suficiente energía a partir de fuentes de energía renovables para satisfacer sus propios requisitos de consumo, y los edificios ecológicos pueden definirse generalmente como un edificio que reduce los impactos negativos o impacta positivamente nuestro entorno natural [1-NEWUSDE]. [59] [60] Hay varios factores que deben considerarse antes de que se determine que un edificio es ecológico. La construcción de un edificio sustentable debe incluir un uso eficiente de servicios públicos como agua y energía, uso de energía renovable, uso de prácticas de reciclaje y reutilización para reducir los desechos, proporcionar una calidad adecuada del aire interior, uso de materiales no tóxicos y de origen ético, uso de un diseño que permite que el edificio se adapte a climas ambientales cambiantes, y aspectos del diseño, construcción y proceso operativo que abordan el medio ambiente y la calidad de vida de sus ocupantes. El término construcción sustentable también puede usarse para referirse a la práctica de la construcción sustentable que incluye ser eficiente en el uso de recursos desde su diseño, hasta su construcción, sus procesos operativos y, en última instancia, hasta su deconstrucción. [61] La práctica de la construcción sustentable difiere ligeramente de los edificios de energía cero porque considera todos los impactos ambientales, como el uso de materiales y la contaminación del agua, por ejemplo, mientras que el alcance de los edificios de energía cero solo incluye el consumo de energía del edificio y su capacidad para producir una cantidad igual. cantidad, o más, de energía procedente de fuentes de energía renovables.
Hay muchos desafíos de diseño imprevistos y condiciones del sitio necesarias para satisfacer de manera eficiente las necesidades de energía renovable de un edificio y sus ocupantes, ya que gran parte de esta tecnología es nueva. Los diseñadores deben aplicar principios de diseño holísticos y aprovechar los activos naturales disponibles, como la orientación solar pasiva, la ventilación natural, la iluminación natural, la masa térmica y la refrigeración nocturna. Los diseñadores e ingenieros también deben experimentar con nuevos materiales y avances tecnológicos, esforzándose por lograr una producción más asequible y eficiente. [62]
Edificio de energía cero versus edificio de calefacción cero
Con los avances en acristalamientos de valor U ultra bajo , se propone un edificio con calefacción (casi) nula para reemplazar a los edificios de consumo de energía casi nulo en la UE. El edificio con calefacción cero reduce el diseño solar pasivo y hace que el edificio esté más abierto al diseño arquitectónico convencional. El edificio con calefacción cero elimina la necesidad de una reserva de energía estacional/invernal. La demanda de calefacción específica anual para una casa con calefacción cero no debe exceder los 3 kWh/m 2 a. Un edificio con calefacción cero es más sencillo de diseñar y operar. Por ejemplo: no es necesaria una protección solar modulada.
Certificación
Las dos certificaciones más comunes para la construcción sustentable son Passive House y LEED. [63] El objetivo de la casa pasiva es ser energéticamente eficiente y reducir el uso de calefacción/refrigeración por debajo del estándar. [63] La certificación LEED es más completa en lo que respecta al uso de energía, un edificio recibe créditos porque demuestra prácticas sostenibles en una variedad de categorías. [63] Existe otra certificación que designa un edificio como edificio de energía neta cero dentro de los requisitos del Living Building Challenge (LBC), denominada certificación Net Zero Energy Building (NZEB), proporcionada por el International Living Future Institute (ILFI). [64] La designación se desarrolló en noviembre de 2011 como certificación NZEB, pero luego se simplificó a Certificación de Edificios de Energía Cero en 2017. [65] Incluido en la lista de certificaciones de edificios sustentables, el sistema de calificación BCA Green Mark permite la evaluación de edificios por su desempeño e impacto en el medio ambiente [66]
Mundial
Iniciativas internacionales
Como respuesta al calentamiento global y al aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero, los países de todo el mundo han estado implementando gradualmente diferentes políticas para abordar ZEB. Entre 2008 y 2013, investigadores de Australia, Austria, Bélgica, Canadá, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Italia, la República de Corea, Nueva Zelanda, Noruega, Portugal, Singapur, el Reino Unido y Suecia Estados Unidos trabajaron juntos en el programa de investigación conjunto denominado "Hacia edificios solares de energía neta cero". El programa fue creado bajo el paraguas del Programa de Calefacción y Refrigeración Solar (SHC) de la Agencia Internacional de Energía (AIE), Tarea 40 / Energía en Edificios y Comunidades (EBC, anteriormente ECBCS), Anexo 52 con la intención de armonizar los marcos de definición internacionales con respecto al nivel neto cero. y edificios de muy bajo consumo energético dividiéndolos en subtareas. [67] En 2015, el Acuerdo de París se creó en el marco de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC) con la intención de mantener el aumento de la temperatura global del siglo XXI por debajo de 2 grados Celsius y limitar el aumento de temperatura a 1,5 grados Celsius limitando Emisiones de gases de efecto invernadero. [68] Si bien no se hizo cumplir el cumplimiento, 197 países firmaron el tratado internacional que vinculaba legalmente a los países desarrollados a través de una cooperación mutua en la que cada parte actualizaría su INDC cada cinco años e informaría anualmente a la COP . [69] Debido a las ventajas de la eficiencia energética y la reducción de las emisiones de carbono, los ZEB se están implementando ampliamente en muchos países diferentes como una solución a los problemas energéticos y ambientales dentro del sector de infraestructura. [70]
Australia
En Australia , los investigadores han desarrollado recientemente un nuevo enfoque para la construcción de ventanas de recolección de energía solar visualmente claras, adecuadas para la industrialización y aplicaciones en edificios de energía neta cero. [71] La producción industrial de varios lotes de prototipos de ventanas solares comenzó en 2016. [72]
Hasta diciembre de 2017, el estado de Queensland tenía más del 30% de los hogares con sistema solar fotovoltaico (PV) en el tejado. El tamaño medio del sistema solar fotovoltaico de tejado australiano ha superado los 3,5 kW. En Brisbane, los hogares con un sistema fotovoltaico en la azotea de 6 kW y una calificación energética razonable, por ejemplo 5 o 6 estrellas para la Clasificación Energética Nacional de Casas de Australia , pueden alcanzar el objetivo de energía total neta cero o incluso energía positiva. [73]
Bélgica
En Bélgica existe un proyecto que pretende hacer que la ciudad belga de Lovaina sea climáticamente neutra en 2030. [74]
Brasil
En Brasil, la Ordenanza nº 42, de 24 de febrero de 2021, aprobó la Instrucción Normativa Inmetro para la Clasificación de Eficiencia Energética de Edificios Comerciales, de Servicios y Públicos (INI-C), que mejora los Requisitos Técnicos de Calidad para el Nivel de Eficiencia Energética de Edificios Comerciales, de Servicios y Públicos (RTQ-C), especificando los criterios y métodos para clasificar los edificios comerciales, de servicios y públicos en cuanto a su eficiencia energética. El Anexo D presenta los procedimientos para determinar el potencial de generación local de energía renovable y las condiciones de evaluación para Edificios de Energía Casi Nula (NZEB) y Edificios de Energía Positiva (PEB). [75]
Canadá
La Asociación Canadiense de Constructores de Viviendas - Nacional supervisa la etiqueta de certificación Net Zero Homes [76] , una iniciativa de etiquetado voluntaria liderada por la industria.
En diciembre de 2017, el BC Energy Step Code entró en vigor legal en Columbia Británica. Los gobiernos locales de Columbia Británica pueden utilizar el estándar para incentivar o exigir un nivel de eficiencia energética en construcciones nuevas que vaya más allá de los requisitos del código de construcción base. El reglamento está diseñado como una hoja de ruta técnica para ayudar a la provincia a alcanzar su objetivo de que todos los edificios nuevos alcancen un nivel de rendimiento de energía neta cero para 2032.
En agosto de 2017, el Gobierno de Canadá publicó Build Smart - Canada's Buildings Strategy, [77] como un impulsor clave del Marco Pan Canadiense sobre Crecimiento Limpio y Cambio Climático, la estrategia climática nacional de Canadá. La estrategia Build Smart busca aumentar drásticamente la eficiencia energética de los edificios canadienses en busca de un nivel de rendimiento neto cero.
En Canadá, la Net-Zero Energy Home Coalition [78] es una asociación industrial que promueve la construcción de viviendas de energía neta cero y la adopción de una vivienda de energía casi neta cero (nNZEH), NZEH Ready y el estándar NZEH.
La Corporación Canadiense de Hipotecas y Vivienda patrocina el Concurso de Vivienda Sostenible EQuilibrium [79] que verá la finalización de quince proyectos de demostración de energía cero y energía casi nula en todo el país a partir de 2008.
La Casa EcoTerra en Eastman, Quebec, es la primera vivienda de energía casi nula en Canadá construida a través del Concurso de Vivienda Sostenible CMHC EQuilibrium. [80] La casa fue diseñada por Assoc. Prof. Dr. Masa Noguchi de la Universidad de Melbourne para Alouette Homes y diseñado por el Prof. Dr. Andreas K. Athienitis de la Universidad Concordia . [81]
En 2014, el edificio de la biblioteca pública de Varennes, QC , se convirtió en el primer edificio institucional de la ZNE en Canadá. [82] La biblioteca también cuenta con la certificación LEED oro.
La EcoPlusHome en Bathurst, Nuevo Brunswick. La Eco Plus Home es una casa de pruebas prefabricada construida por Maple Leaf Homes y con tecnología de Bosch Thermotechnology. [83] [84]
Mohawk College construirá el primer edificio Net Zero de Hamilton
Porcelana
Con una población estimada de 1.439.323.776 personas, China se ha convertido en uno de los principales contribuyentes del mundo a las emisiones de gases de efecto invernadero debido a su rápida urbanización en curso. Incluso con el creciente aumento de la construcción de infraestructura, durante mucho tiempo se ha considerado a China como un país donde la demanda general de energía ha crecido consistentemente menos rápidamente que el producto interno bruto (PIB) de China. [85] Desde finales de la década de 1970, China ha estado utilizando la mitad de energía que en 1997, pero debido a su densa población y al rápido crecimiento de su infraestructura, China se ha convertido en el segundo mayor consumidor de energía del mundo y está en condiciones de convertirse en el segundo mayor consumidor de energía del mundo. el principal contribuyente a las emisiones de gases de efecto invernadero en el próximo siglo. [85]
Desde 2010, el gobierno chino se ha visto impulsado por la publicación de nuevas políticas nacionales para aumentar los estándares de diseño ZEB y también ha establecido una serie de incentivos para aumentar los proyectos ZEB en China. [70] En noviembre de 2015, el Ministerio de Vivienda y Desarrollo Urbano-Rural de China (MOHURD) publicó una guía técnica sobre edificios residenciales ecológicos pasivos y de bajo consumo energético. [70] Esta guía tenía como objetivo mejorar la eficiencia energética en la infraestructura de China y también fue la primera de su tipo en ser publicada formalmente como guía para la eficiencia energética. [70] Además, con el rápido crecimiento de los ZEB en los últimos tres años, se estima que se construirán en China para 2020 junto con los proyectos ZEB existentes que ya están construidos. [70]
Como respuesta al Acuerdo de París de 2015, China declaró que había establecido el objetivo de reducir las emisiones máximas de carbono alrededor de 2030 y al mismo tiempo apuntaba a reducir las emisiones de dióxido de carbono entre un 60 y un 65 por ciento con respecto a las emisiones de 2005 por unidad de PIB. [69] En 2020, el líder del Partido Comunista Chino , Xi Jinping, emitió una declaración en su discurso ante la Asamblea General de la ONU declarando que China sería neutra en carbono para 2060 impulsando reformas sobre el cambio climático. [86] Dado que más del 95 por ciento de la energía de China proviene de fuentes de combustible que emiten dióxido de carbono, la neutralidad de carbono en China requerirá una transición casi completa a fuentes de combustible como la energía solar, eólica, hidráulica o nuclear. [87] Para lograr la neutralidad de carbono, la política de cuotas energéticas propuesta por China tendrá que incorporar nuevos mecanismos y monitoreo que garanticen mediciones precisas del desempeño energético de los edificios. [88] La investigación futura debería investigar los diferentes desafíos posibles que podrían surgir debido a la implementación de políticas ZEB en China. [88]
Proyectos de energía neta cero en China
Uno de los edificios de oficinas de nueva generación de energía neta cero construidos con éxito es la Pearl River Tower de 71 pisos ubicada en Guangzhou , China. [89] Diseñada por Skidmore Owings Merrill LLP, la torre fue diseñada con la idea de que el edificio generaría la misma cantidad de energía utilizada anualmente [89] y al mismo tiempo seguiría los cuatro pasos para lograr energía neta cero: reducción , absorción, recuperación y generación. [90] Si bien los planes iniciales para la Pearl River Tower incluían microturbinas alimentadas por gas natural utilizadas para generar electricidad, se eligieron paneles fotovoltaicos integrados en el techo acristalado y persianas de sombra y un diseño táctico del edificio en combinación con la generación de electricidad de VAWT debido a las regulaciones locales. . [89]
Dinamarca
El Centro de Investigación Estratégica sobre Edificios de Energía Cero se estableció en 2009 en la Universidad de Aalborg gracias a una subvención del Consejo Danés de Investigación Estratégica (DSF), la Comisión del Programa para la Energía Sostenible y el Medio Ambiente, y en cooperación con la Universidad Técnica de Dinamarca y el Instituto Tecnológico Danés. , La Asociación Danesa de la Construcción y algunas empresas privadas. El propósito del centro es desarrollar conceptos de construcción de energía cero a través del desarrollo de tecnologías integradas e inteligentes para los edificios, que garanticen una considerable conservación de energía y una aplicación óptima de energía renovable. En cooperación con la industria, el centro creará la base necesaria para un desarrollo sostenible a largo plazo en el sector de la construcción.
Alemania
Technische Universität Darmstadt ganó el primer lugar en el concurso internacional Solar Decathlon 2007 de diseño de energía cero, con un diseño passivhaus ( casa pasiva ) + energías renovables, obteniendo la puntuación más alta en los concursos de Arquitectura, Iluminación e Ingeniería [91]
Edificios con energía neta cero, energía plus o clima neutro en la próxima generación de redes eléctricas
India
El primer edificio neto cero de la India es Indira Paryavaran Bhawan , ubicado en Nueva Delhi , inaugurado en 2014. Las características incluyen el diseño de edificios solares pasivos y otras tecnologías ecológicas. [93] Se proponen paneles solares de alta eficiencia. Enfría el aire del escape del inodoro mediante una rueda térmica para reducir la carga en su sistema de refrigeración . Tiene muchas características de conservación del agua. [94]
Irán
En 2011, Payesh Energy House (PEH) o Khaneh Payesh Niroo , mediante una colaboración de Fajr-e-Toseah Consultant Engineering Company [95] y Vancouver Green Homes Ltd] bajo la dirección de Payesh Energy Group (EPG), lanzaron el primer sistema pasivo Net-Zero. casa en Irán. Este concepto convierte el diseño y construcción del PEH en un modelo muestral y proceso estandarizado para la producción en masa por parte de MAPSA. [96]
Además, un ejemplo de la nueva generación de edificios de oficinas de energía cero es la torre de oficinas OIIC [97] de 24 pisos , que se inició en 2011 como sede de la empresa OIIC. Utiliza tanto una modesta eficiencia energética como una gran generación distribuida de energía renovable tanto solar como eólica. Está gestionado por Rahgostar Naft Company en Teherán, Irán . La torre está recibiendo apoyo económico de subsidios gubernamentales que ahora financian muchos esfuerzos importantes libres de combustibles fósiles. [98]
Irlanda
En 2005, una empresa privada lanzó en Irlanda la primera casa pasiva estandarizada del mundo. Este concepto convierte el diseño y la construcción de una casa pasiva en un proceso estandarizado. Las técnicas de construcción convencionales de bajo consumo energético se han perfeccionado y modelado según el PHPP (paquete de diseño de casa pasiva) para crear la casa pasiva estandarizada. La construcción fuera del sitio permite utilizar técnicas de alta precisión y reduce la posibilidad de errores en la construcción.
En 2009 la misma empresa inició un proyecto para utilizar 23.000 litros de agua en un tanque de almacenamiento estacional, calentado mediante tubos solares de vacío durante todo el año, con el objetivo de proporcionar a la casa suficiente calor durante los meses de invierno, eliminando así la necesidad de cualquier Calor eléctrico para mantener la casa cómodamente caliente. El sistema es monitoreado y documentado por un equipo de investigación de la Universidad de Ulster y los resultados se incluirán en parte de una tesis doctoral .
En 2012, el Instituto de Tecnología de Cork inició trabajos de renovación en su parque de edificios de 1974 para desarrollar una modernización del edificio con energía neta cero. [99] El proyecto ejemplar se convertirá en el primer banco de pruebas de energía cero de Irlanda que ofrecerá una evaluación posterior a la ocupación del rendimiento real del edificio en comparación con puntos de referencia de diseño.
Jamaica
El primer edificio de energía cero en Jamaica y el Caribe se inauguró en el Campus Mona de la Universidad de las Indias Occidentales (UWI) en 2017. [100] El edificio de 2300 pies cuadrados fue diseñado para inspirar edificios más sostenibles y energéticamente eficientes en el área. [100]
Mitsubishi Electric Corporation está en marcha con la construcción del primer edificio de oficinas de energía cero de Japón, cuya finalización está prevista para octubre de 2020 (a partir de septiembre de 2020). [102] Las instalaciones de pruebas SUSTIE ZEB están ubicadas en Kamakura, Japón, para desarrollar tecnología ZEB. [102] Con la certificación net zero, la instalación proyecta reducir el consumo de energía en un 103%. [103]
Japón se ha fijado el objetivo de que todas las casas nuevas tengan energía neta cero para 2030. [104] La empresa promotora Sekisui House presentó su primera casa neta cero en 2013 y ahora está planificando el primer condominio de energía cero de Japón en la ciudad de Nagoya. Edificio de tres pisos con 12 unidades. [105] Hay paneles solares en el techo y celdas de combustible para cada unidad para proporcionar energía de respaldo. [106]
Corea, república de)
EnergyX DY-Building (에너지엑스 DY빌딩), el primer edificio comercial de energía neta cero (NZEB o ZEB grado 1) y el primer edificio de energía Plus (+ZEB o ZEB grado plus) en Corea se inauguró e introdujo en 2023. .
Los requisitos ZEB obligatorios de Corea del Sur, que se aplicaron anteriormente a edificios con una GFA de 1000 m2+ en 2021, se expandirán a edificios con una GFA de 500 m2+ en 2022, hasta ser aplicables a todos los edificios públicos a partir de 2024. Para edificios privados, ZEB La certificación será obligatoria para los permisos de construcción con una GFA de más de 100.000 m2 a partir de 2023. Después de 2025, la construcción con energía cero para edificios privados se ampliará a GFA de más de 1.000 m2. El objetivo de la política es convertir todos los edificios del sector público al grado 3 ZEB (una tasa de independencia energética del 60 % ~ 80 %) y todos los edificios privados al grado 5 ZEB (una tasa de independencia energética del 20 % ~ 40 %) para 2030. [107]
EnergyX DY-Building (에너지엑스 DY빌딩), el primer edificio comercial de energía neta cero (NZEB o ZEB grado 1) y el primer edificio de energía Plus (+ZEB o ZEB grado plus) en Corea se inauguró e introdujo en 2023. [108] La empresa de tecnología energética y plataforma arquitectónica sostenible EnergyX desarrolló, diseñó y diseñó el edificio con sus tecnologías y servicios patentados . [109] EnergyX DY-Building recibió la certificación ZEB con una tasa de independencia energética (o tasa de autosuficiencia energética) del 121,7%. [110]
Malasia
En octubre de 2007, el Centro de Energía de Malasia (PTM) completó con éxito el desarrollo y la construcción del edificio de Oficinas de Energía Cero (ZEO) del PTM. El edificio ha sido diseñado para ser un edificio súper eficiente energéticamente utilizando sólo 286 kWh/día. Se espera que la combinación de energía renovable y fotovoltaica dé como resultado un requerimiento neto de energía nulo de la red. Actualmente, el edificio se encuentra en un proceso de puesta a punto por parte del equipo de gestión energética local. Se espera que los hallazgos se publiquen en un año. [111]
En 2016, la Autoridad de Desarrollo de Energía Sostenible de Malasia (SEDA Malasia) inició una iniciativa voluntaria llamada Programa de Facilitación de Construcción con Bajas Emisiones de Carbono. El objetivo es apoyar el actual programa de ciudades bajas en carbono en Malasia. En el marco del programa, varios proyectos de demostración lograron reducir el ahorro de energía y carbono más allá del 50 % y algunos lograron ahorrar más del 75 %. La mejora continua de los edificios súper eficientes desde el punto de vista energético con una implementación significativa de energía renovable in situ logró que algunos de ellos se convirtieran en edificios de energía casi cero (nZEB), así como en edificios de energía neta cero (NZEB). En marzo de 2018, SEDA Malasia inició el Programa de facilitación de edificios con energía cero. [112]
Malasia también tiene su propia herramienta de construcción sostenible especial para edificios con bajas emisiones de carbono y energía cero, llamada GreenPASS, que fue desarrollada por la Junta de Desarrollo de la Industria de la Construcción de Malasia (CIDB) en 2012 y que actualmente está siendo administrada y promovida por SEDA Malasia. El GreenPASS oficial se denomina Estándar de la Industria de la Construcción (CIS) 20:2012.
Países Bajos
En septiembre de 2006 se inauguró en Zeist la sede holandesa del Fondo Mundial para la Naturaleza (WWF) . Este edificio respetuoso con el medio ambiente devuelve más energía de la que utiliza. Todos los materiales del edificio fueron probados según los estrictos requisitos establecidos por el WWF y el arquitecto. [113]
Noruega
En febrero de 2009, el Consejo de Investigación de Noruega asignó a la Facultad de Arquitectura y Bellas Artes de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología la sede del Centro de Investigación sobre Edificios con Emisiones Cero (ZEB), que es uno de los ocho nuevos Centros nacionales para la construcción de edificios respetuosos con el medio ambiente. Investigación Energética (FME). El principal objetivo de los centros FME es contribuir al desarrollo de buenas tecnologías para una energía respetuosa con el medio ambiente y elevar el nivel de experiencia noruega en esta área. Además, deberían contribuir a generar nueva actividad industrial y nuevos puestos de trabajo. Durante los próximos ocho años, el FME-Centre ZEB desarrollará productos y soluciones competitivos para edificios nuevos y existentes que conducirán a la penetración en el mercado de edificios con cero emisiones relacionadas con su producción, operación y demolición.
Singapur
Singapur dio a conocer un desarrollo destacado en la Universidad Nacional de Singapur que es un edificio de energía neta cero. El edificio, denominado SDE4, está ubicado dentro de un grupo de tres edificios de su Escuela de Diseño y Medio Ambiente (SDE). [114] El diseño del edificio obtuvo una certificación Green Mark Platinum, ya que produce tanta energía como consume con su techo cubierto con paneles solares y su sistema de enfriamiento híbrido junto con muchos sistemas integrados para lograr una eficiencia energética óptima. Este desarrollo fue el primer edificio de nueva construcción de energía cero que se realizó en Singapur y el primer edificio de energía cero en la NUS. El primer edificio modernizado de energía cero que se desarrolló en Singapur fue un edificio en la academia de la Autoridad de Edificación y Construcción (BCA) del Ministro de Desarrollo Nacional Mah Bow Tan en la Semana inaugural de la Construcción Ecológica de Singapur el 26 de octubre de 2009. [ 115] La Semana de la Construcción Ecológica (SGBW) promueve el desarrollo sostenible y celebra los logros de los edificios sostenibles diseñados con éxito. [116]
Un edificio de energía neta cero presentado más recientemente es SMU Connexion (SMUC). Es el primer edificio de energía neta cero en la ciudad que también utiliza madera de ingeniería masiva (MET). Está diseñado para cumplir con la certificación Green Mark Platinum de la Autoridad de Edificación y Construcción (BCA) y ha estado en funcionamiento desde enero de 2020.
Suiza
La etiqueta suiza MINERGIE -A-Eco certifica los edificios de energía cero. El primer edificio con esta etiqueta, una vivienda unifamiliar, se completó en Mühleberg en 2011. [117]
En diciembre de 2006, el gobierno anunció que para 2016 todas las viviendas nuevas en Inglaterra serán edificios de consumo de energía cero. Para fomentar esto, está prevista una exención del impuesto territorial del impuesto de timbre . En Gales, el plan es que la norma se cumpla a principios de 2011, aunque parece más probable que la fecha real de implementación sea 2012. Sin embargo, como resultado de un cambio unilateral de política publicado en el momento del presupuesto de marzo de 2011 , ahora está prevista una política más limitada que, se estima, sólo mitigará dos tercios de las emisiones de una vivienda nueva. [118] [119]
En enero de 2019, el Ministerio de Comunidades de Vivienda y Gobierno Local simplemente definió "Energía Cero" como "simplemente cumple con los estándares de construcción actuales", resolviendo claramente este problema. [120]
Estados Unidos
Figura 3: Prototipo de edificio de oficinas con cero emisiones Net Zero Court en St. Louis, Missouri
En los EE. UU ., la investigación ZEB cuenta actualmente con el apoyo del Programa Building America del Departamento de Energía de los EE. UU . (DOE), [121] que incluye consorcios industriales y organizaciones de investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), el Centro de Energía Solar de Florida ( FSEC), el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL) y el Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL). Desde el año fiscal 2008 al 2012, el DOE planea otorgar $40 millones a cuatro equipos de Building America: Building Science Corporation; IBACOS; el Consorcio de Edificación Residencial Avanzada; y la Building Industry Research Alliance, así como un consorcio de líderes académicos y de la industria de la construcción. Los fondos se utilizarán para desarrollar viviendas de energía neta cero que consuman entre un 50% y un 70% menos de energía que las viviendas convencionales. [122]
El DOE también está otorgando $4,1 millones a dos centros regionales de aplicación de tecnología de construcción que acelerarán la adopción de tecnologías energéticamente eficientes nuevas y en desarrollo . Los dos centros, ubicados en la Universidad de Florida Central y la Universidad Estatal de Washington , prestarán servicios en 17 estados y brindarán información y capacitación sobre tecnologías energéticamente eficientes disponibles comercialmente. [122]
La Iniciativa Solar America de 2008 financió la investigación y el desarrollo futuro de viviendas rentables de energía cero por un monto de 148 millones de dólares en 2008. [124] [125]
Los créditos fiscales para la energía solar se han ampliado hasta finales de 2016.
En 2007, la filantrópica Fundación Siebel creó la Fundación Hogar Sin Energía. El objetivo era ofrecer 20 millones de dólares en premios de incentivo global para diseñar y construir una casa de 2000 pies cuadrados (186 metros cuadrados), tres dormitorios y dos baños con (1) facturas de servicios públicos anuales netas cero que también tenga (2) un alto atractivo en el mercado. y (3) su construcción no cuesta más que la de una casa convencional. [126]
El plan incluía financiación para construir las diez mejores casas a razón de 250.000 dólares cada una, un primer premio de 10 millones de dólares y luego un total de 100 de esas casas para construir y vender al público.
A partir de 2009, Thomas Siebel realizó muchas presentaciones sobre su Energy Free Home Challenge. [127] El Informe de la Fundación Siebel indicó que el Energy Free Home Challenge se "lanzaría a finales de 2009". [128]
Si se implementara, el Desafío de Hogares Libres de Energía habría proporcionado mayores incentivos para mejorar la tecnología y educar a los consumidores acerca de que los edificios de energía cero tendrían el mismo costo que las viviendas convencionales.
Decathlon solar del Departamento de Energía de EE. UU.
El Solar Decathlon del Departamento de Energía de EE. UU . es una competencia internacional que desafía a equipos universitarios a diseñar, construir y operar la casa alimentada por energía solar más atractiva, efectiva y energéticamente eficiente. Lograr un balance energético neto cero es un objetivo importante de la competencia.
El Estado de California ha propuesto que todos los edificios residenciales nuevos de baja y media altura, y todos los edificios comerciales nuevos, se diseñen y construyan según los estándares ZNE a partir de 2020 y 2030, respectivamente. [130] [131] Los requisitos, si se implementan, se promulgarán a través del Código de Construcción de California, que se actualiza en un ciclo de tres años y que actualmente exige algunos de los estándares de eficiencia energética más altos en los Estados Unidos. Se prevé que California aumentará aún más los requisitos de eficiencia para 2020, evitando así las tendencias discutidas anteriormente de construir viviendas estándar y lograr ZNE agregando grandes cantidades de energías renovables. La Comisión de Energía de California debe realizar un análisis de costo-beneficio para demostrar que las nuevas regulaciones crean un beneficio neto para los residentes del estado.
West Village, ubicado en el campus de la Universidad de California en Davis , California, era la comunidad planificada por ZNE más grande en América del Norte en el momento de su apertura en 2014. [132] El desarrollo también contiene alojamiento para estudiantes para aproximadamente 1,980 estudiantes de UC Davis. como espacio de oficina alquilable y comodidades comunitarias que incluyen un centro comunitario, piscina, gimnasio, restaurante y tienda de conveniencia. Los espacios de oficinas en el desarrollo actualmente están arrendados por programas universitarios relacionados con la energía y el transporte. El proyecto fue una asociación público-privada entre la universidad y West Village Community Partnership LLC, dirigida por Carmel Partners de San Francisco, un desarrollador privado, que firmó un contrato de arrendamiento de terreno por 60 años con la universidad y fue responsable del diseño, construcción y la implementación del proyecto de $300 millones, que está destinado a ser viviendas a precio de mercado para Davis. Esto es único ya que el desarrollador diseñó el proyecto para lograr ZNE sin costo adicional para ellos mismos ni para los residentes. Diseñado y modelado para lograr ZNE, el proyecto utiliza una mezcla de elementos pasivos (voladizos de techo, paredes bien aisladas, barreras de calor radiante, conductos en espacios aislados, etc.), así como enfoques activos (sensores de ocupación en luces, sistemas de alta eficiencia). electrodomésticos e iluminación, etc.). Diseñado para superar en un 50% los códigos energéticos del Título 24 de California de 2008, el proyecto produjo el 87% de la energía que consumió durante su primer año de funcionamiento. [132] La deficiencia en el estado de ZNE se atribuye a varios factores, incluidos los calentadores de agua con bomba de calor que funcionan incorrectamente, que desde entonces han sido reparados. El comportamiento de los ocupantes es significativamente diferente de lo previsto, ya que la población compuesta exclusivamente por estudiantes utiliza más energía per cápita que los habitantes típicos de viviendas unifamiliares de la zona. Uno de los principales factores que impulsan el aumento del uso de energía parece ser el aumento de cargas eléctricas diversas (MEL, o cargas de enchufe ) en forma de minirefrigeradores, luces, computadoras, consolas de juegos, televisores y otros equipos electrónicos. La universidad continúa trabajando con el desarrollador para identificar estrategias para lograr el estatus ZNE. Estos enfoques incluyen incentivar el comportamiento de los ocupantes y aumentar la capacidad de energía renovable del sitio, que es un conjunto fotovoltaico de 4 MW según el diseño original. El sitio de West Village también alberga Honda Smart Home US, [133] una casa unifamiliar más allá de la ZNE que incorpora tecnologías de vanguardia en gestión de energía, iluminación, construcción y eficiencia del agua .
La instalación de diseño IDeAs Z2 [134] es un proyecto de modernización con cero emisiones de energía y cero emisiones de carbono, ocupado desde 2007. Utiliza menos de una cuarta parte de la energía de una oficina típica de EE. UU. [135] mediante la aplicación de estrategias como iluminación natural, calefacción/refrigeración radiante con una bomba de calor geotérmica e iluminación e informática de alto rendimiento energético. El resto de la demanda energética se cubre con energía renovable procedente de su sistema fotovoltaico integrado en el edificio . En 2009, el propietario y ocupante del edificio Integrated Design Associates (IDeA) registró una intensidad de uso de energía medida real de 21,17 mil unidades térmicas británicas por pie cuadrado (66,8 kWh/m 2 ) por año, con 21,72 mil unidades térmicas británicas por pie cuadrado (68,5 kWh /m 2 ) por año producido, para un neto de −0,55 mil unidades térmicas británicas por pie cuadrado (−1,7 kWh/m 2 ) por año. El edificio también es carbono neutral, sin conexión de gas y con compensaciones de carbono compradas para cubrir el carbono incorporado de los materiales de construcción utilizados en la renovación.
Green Idea House es una modernización de energía neta cero y cero carbono en Hermosa Beach. [137]
Las oficinas administrativas de la escuela secundaria George LeyVa, [138] ocupadas desde el otoño de 2011, son un edificio con cero emisiones netas de carbono y energía neta de poco más de 9.000 pies cuadrados. Con iluminación natural, HVAC de flujo de refrigerante variable y ventilación por desplazamiento, está diseñado para utilizar la mitad de la energía de un edificio escolar convencional de California y, a través de un panel solar integrado en el edificio, proporciona el 108% de la energía necesaria para compensar su electricidad anual. usar. El exceso ayuda a alimentar el resto del campus de la escuela secundaria. Es el primer edificio NZE K-12 financiado con fondos públicos en California.
La Biblioteca Stevens de las Escuelas del Sagrado Corazón en California es la primera biblioteca con emisiones netas cero en los Estados Unidos y recibió el estatus de Edificio de Energía Neta Cero del International Living Future Institute, parte del Proyecto Piloto de Energía Neta Cero de PG&E. [139]
El edificio de servicios de la ciudad de Santa Mónica se encuentra entre los primeros edificios públicos/municipales con energía neta cero y agua neta cero en California. Completada en 2020, la ampliación de 50,000 pies cuadrados al histórico edificio del Ayuntamiento de Santa Mónica fue diseñada para proporcionar su propia energía y agua, y para minimizar el uso de energía a través de sistemas de construcción eficientes. [140]
Con 402,000 pies cuadrados, la sede de la Junta de Recursos del Aire de California en el sur de California, campus Mary D. Nichols, es la instalación de energía neta cero más grande de los Estados Unidos. [141] Un sistema fotovoltaico cubre 204,903 pies cuadrados entre la azotea de la instalación y los pabellones de estacionamiento. [142] Se prevé que el sistema de +3,5 megavatios genere aproximadamente 6.235.000 kWh de energía reutilizable al año. La instalación se inauguró el 18 de noviembre de 2021.
Colorado
Moore House logra un uso neto de energía cero con un diseño solar pasivo, ventanas reflectantes del calor "adaptadas", una construcción súper aislada y hermética, iluminación natural, paneles solares térmicos para agua caliente y calefacción, un sistema fotovoltaico (PV) que genera más electricidad libre de carbono de la que requiere la casa y un ventilador de recuperación de energía (ERV) para aire fresco. [143] Las estrategias de construcción sustentable utilizadas en Moore House le otorgaron una puntuación verificada del sistema de calificación energética del hogar (HERS) de -3. [144]
El Centro de Apoyo a la Investigación del NREL en Golden es un edificio de oficinas de clase A. Sus características de eficiencia energética incluyen: estructura de concreto de almacenamiento térmico, colectores solares transpirados, 70 millas de tuberías radiantes, equipos de oficina de alta eficiencia y un centro de datos energéticamente eficiente que reduce el uso de energía del centro de datos en un 50 % en comparación con los enfoques tradicionales. [145]
El edificio federal Wayne Aspinall en Grand Junction, construido originalmente en 1918, se convirtió en el primer edificio de energía neta cero incluido en el Registro Nacional de Lugares Históricos. La generación de energía renovable en el sitio está destinada a producir el 100% de la energía del edificio durante todo el año utilizando las siguientes características de eficiencia energética: flujo de refrigerante variable para el HVAC, un sistema de intercambio geográfico, medición avanzada y controles del edificio, sistemas de iluminación de alta eficiencia. , envolvente del edificio mejorada térmicamente, sistema de ventanas interiores (para mantener las ventanas históricas) y regletas eléctricas avanzadas (APS) con sensores de ocupación individuales. [145]
La biblioteca Tutt de Colorado College fue renovada para convertirse en una biblioteca neta cero en 2017, lo que la convierte en la biblioteca académica ZNE más grande. [146] Recibió un Premio a la Innovación de la Asociación Nacional de Funcionarios Empresariales de Facultades y Universidades.
Florida
El proyecto de demostración de Lakeland del Florida Solar Energy Center de 1999 [147] se denominó "Hogar de energía cero". Fue un esfuerzo universitario de primera generación que influyó significativamente en la creación del programa Hogar de Energía Cero del Departamento de Energía, Eficiencia Energética y Energía Renovable de EE. UU.
Illinois
La tienda Walgreens ubicada en 741 Chicago Ave, Evanston, es la primera de las tiendas de la compañía en construirse o convertirse en un edificio de energía neta cero. [148] Se trata de las primeras tiendas minoristas de energía neta cero que se construyen y allanarán el camino para renovar y construir tiendas minoristas de energía neta cero en un futuro próximo. La tienda Walgreens incluye las siguientes características de eficiencia energética: sistema de intercambio geográfico, materiales de construcción energéticamente eficientes, iluminación LED y captación de luz natural, y refrigerante de dióxido de carbono.
El edificio de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, que se construyó en 2014, es un edificio neto cero. [145]
Iowa
El Centro de Vida Sostenible MUM fue diseñado para superar la calificación LEED Platino . La Maharishi University of Management (MUM) en Fairfield, Iowa, fundada por Maharishi Mahesh Yogi (mejor conocido por haber traído la Meditación Trascendental a Occidente) incorpora principios de la Biología Bau (un sistema alemán que se enfoca en crear un ambiente interior saludable), [ 149] así como Maharishi Vedic Architecture (un sistema indio de arquitectura centrado en la orientación, proporciones y ubicación precisas de las habitaciones). [150] El edificio es uno de los pocos en el país que califica como cero neto, y uno de los pocos que pueden reclamar la bandera de red positiva a través de su sistema de energía solar. Un sistema de captación de agua de lluvia y un tratamiento natural de aguas residuales in situ también desconectan el edificio de la red (alcantarillado) en lo que respecta al tratamiento de agua y residuos. Las características verdes adicionales incluyen iluminación natural en cada habitación, paredes de bloques de tierra naturales y respirables (hechas por los estudiantes del programa), agua de lluvia purificada para funciones tanto potable como no potable; y un sistema de purificación y reciclaje de agua en el lugar que consta de plantas, algas y bacterias. [151]
Kentucky
La escuela primaria Richardsville, parte del distrito de escuelas públicas del condado de Warren en el centro-sur de Kentucky, es la primera escuela de energía Net Zero en los Estados Unidos. Para alcanzar Net Zero, CMTA Consulting Engineers y Sherman Carter Barnhart Architects utilizaron estrategias innovadoras de reducción de energía, incluidos sistemas de aire exterior dedicados (DOAS) con reinicio dinámico, nuevos sistemas de TI, métodos alternativos para preparar almuerzos y el uso de energía solar fotovoltaica. El proyecto tiene una envolvente térmica eficiente construida con paredes de encofrado de concreto aislado (ICF), bombas de calor con fuente de agua geotérmica, accesorios de bajo flujo y cuenta con abundante luz natural en todas partes. También es la primera escuela verdaderamente inalámbrica en Kentucky. [152]
Locust Trace AgriScience Center , una escuela vocacional agrícola que presta servicios a las escuelas públicas del condado de Fayette y los distritos circundantes, cuenta con un edificio académico Net Zero diseñado por CMTA Consulting Engineers y diseñado por Tate Hill Jacobs Architects. La instalación, ubicada en Lexington, Kentucky, también cuenta con un invernadero, un picadero con puestos y un granero. Para alcanzar Net Zero en el edificio académico, el proyecto utiliza una envoltura hermética, puntos de ajuste de temperatura interior ampliados en áreas específicas para modelar más de cerca las condiciones del mundo real, un sistema solar térmico y bombas de calor de fuente de agua geotérmica. La escuela ha reducido aún más el impacto del sitio al minimizar el uso de agua municipal mediante el uso de un sistema dual que consiste en un sistema de campo de lixiviación estándar y un sistema de humedales artificiales y el uso de superficies permeables para recolectar, drenar y usar agua de lluvia para irrigación de cultivos y abrevadero de animales. . [153]
Massachusetts
El gobierno de Cambridge ha promulgado un plan para lograr emisiones de carbono "netas cero" de todos los edificios de la ciudad para 2040. [154]
La Casa Mission Zero [155] [156] es la casa de 110 años de antigüedad en Ann Arbor del presentador de Greenovation.TV y colaborador de Environment Report, Matthew Grocoff . [157] A partir de 2011, la casa es la casa más antigua de Estados Unidos en lograr energía neta cero. [158] [159] Los propietarios están haciendo una crónica de su proyecto en Greenovation.TV y The Environment Report en la radio pública.
El Proyecto Vineyard es una Vivienda de Energía Cero (ZEH) gracias al Diseño Solar Pasivo, 3,3 Kws de Fotovoltaica, Agua Caliente Solar y Calefacción y Refrigeración Geotérmica. La casa está precableada para una futura turbina eólica y solo usa 600 kWh de energía por mes, mientras que un mínimo de 20 kWh de electricidad por día con muchos días de medición neta hacia atrás. El proyecto también utilizó aislamiento ICF en toda la casa y está certificado como Platino bajo la certificación LEED for Homes. Este proyecto recibió el premio Casa del año 2009 de la revista Green Builder. [160]
El Centro Lenawee para un Futuro Sostenible, un nuevo campus para el Distrito Escolar Intermedio de Lenawee, sirve como un laboratorio viviente para el futuro de la agricultura. Es el primer edificio educativo Net Zero en Michigan, diseñado por CMTA Consulting Engineers y diseñado por The Collaborative, Inc. El proyecto incluye paneles solares en el suelo y en el techo, un sistema de calefacción y refrigeración geotérmica, tubos solares y pavimento permeable. y aceras, un techo verde sedum y un diseño en voladizo para regular la temperatura del edificio. [161]
Misuri
En 2010, el estudio de arquitectura HOK trabajó con el consultor de energía e iluminación natural The Weidt Group para diseñar un prototipo de edificio de oficinas Clase A con cero emisiones netas de carbono de 170.735 pies cuadrados (15.861,8 m2 ) en St. Louis , Missouri. [162] El equipo hizo una crónica de su proceso y resultados en Netzerocourt.com.
New Jersey
El Proyecto 31 Tannery , ubicado en Branchburg, Nueva Jersey, sirve como sede corporativa de Ferreira Construction, Ferreira Group y Noveda Technologies. El edificio de oficinas y tiendas de 42.000 pies cuadrados (3.900 m 2 ) se construyó en 2006 y es el primer edificio en el estado de Nueva Jersey que cumple con la Orden Ejecutiva 54 de Nueva Jersey. El edificio es también el primer edificio comercial Net Zero Electric en los Estados Unidos.
Nueva York
Green Acres, el primer verdadero desarrollo de energía neta cero en Estados Unidos, [163] está ubicado en New Paltz, a unas 80 millas (130 km) al norte de la ciudad de Nueva York. Greenhill Contracting comenzó la construcción de este desarrollo de 25 viviendas unifamiliares en el verano de 2008, [164] con diseños de BOLDER Architecture. Después de un año completo de ocupación, de marzo de 2009 a marzo de 2010, los paneles solares de la primera casa ocupada en Green Acres generaron 1490 kWh más de energía de la que consumía la casa. La segunda vivienda ocupada también ha logrado un consumo energético neto nulo. En junio de 2011, se han terminado, comprado y ocupado cinco casas, dos están en construcción y se están planificando varias más. Las casas están construidas con encofrados de hormigón aislados , vigas aisladas con espuma en aerosol y ventanas abatibles de triple panel, calentadas y enfriadas por un sistema geotérmico , para crear edificios duraderos y extremadamente eficientes desde el punto de vista energético. [165] El ventilador de recuperación de calor proporciona aire fresco constante y, con materiales VOC (compuestos orgánicos volátiles) bajos o nulos, estas casas son muy saludables para vivir. Hasta donde sabemos, Green Acres es el primer desarrollo de múltiples edificios. , residencial o comercial, que logra un verdadero uso de energía neta cero en los Estados Unidos, y el primer desarrollo de energía neta cero de viviendas unifamiliares en el mundo. [166] [167]
Greenhill Contracting ha construido dos casas de lujo de energía neta cero en Esopus, terminadas en 2008. Una casa fue la primera casa de energía neta cero con calificación Energy Star en el noreste y la primera casa de energía neta cero registrada en el Registro de Constructores del Departamento de Energía de EE. UU. Sitio web del desafío. [168] Estas casas fueron el modelo para Green Acres y las otras casas de energía neta cero que Greenhill Contracting ha construido, en términos de métodos y materiales.
NESEA (la Asociación de Energía Sostenible del Noreste) determinó que la sede de Hudson Solar, una dba de Hudson Valley Clean Energy, Inc., ubicada en Rhinebeck y terminada en 2007, se había convertido en el primer edificio comercial probado de energía neta cero en Nueva York. Estado de York y los diez noreste de Estados Unidos (octubre de 2008). El edificio consume menos energía de la que genera, utilizando un sistema eléctrico solar para generar energía a partir del sol, calefacción y refrigeración geotérmica y colectores solares térmicos para calentar toda el agua caliente. [169]
Oklahoma
La primera casa de diseño de energía cero [170] de 5.000 pies cuadrados (460 m 2 ) se construyó en 1979 con el apoyo del nuevo Departamento de Energía de los Estados Unidos del presidente Carter . Se basó en gran medida en el diseño de edificios solares pasivos para el calor, el calor del agua y la refrigeración del espacio. Se calentaba y enfriaba eficazmente en un clima donde la temperatura máxima en verano era de 110 grados Fahrenheit y la temperatura mínima en invierno era de -10 F. No utilizaba sistemas solares activos. Es una casa de doble envolvente que utiliza un diseño de flujo de aire de convección natural alimentado por gravedad para hacer circular el calor solar pasivo desde 1000 pies cuadrados (93 m 2 ) de vidrio orientado al sur en su invernadero a través de una zona de amortiguación térmica en el invierno. Una piscina en el invernadero proporcionaba masa térmica para almacenar el calor en invierno. En verano, se utiliza aire de dos tubos de tierra subterráneos de 24 pulgadas (610 mm) y 100 pies de largo (30 m) para enfriar la zona de amortiguación térmica y expulsar el calor a través de 7200 cfm de ventilaciones del techo con envoltura exterior.
Oregón
La certificación de edificios Net Zero Energy se lanzó en 2011 y cuenta con seguidores internacionales. El primer proyecto, Painters Hall, [171] es el centro comunitario, cafetería, oficina, galería de arte y lugar de eventos de Pringle Creek. Construido originalmente en la década de 1930, Painters Hall fue renovado según los estándares de construcción LEED Platinum Net Zero en 2010, lo que demuestra el potencial de convertir el parque de edificios existente en sitios de construcción sostenibles y de alto rendimiento. Painters Hall presenta soluciones simples de bajo costo para la reducción de energía, como iluminación natural e iluminación de enfriamiento pasivo , que ahorran dinero y aumentan la comodidad. Un circuito geotérmico de fuente terrestre sirve al GSHP del edificio para calefacción y aire acondicionado altamente eficientes. El exceso de generación del panel solar de 20,2 kW en el tejado compensa el bombeo para el sistema de bucle geográfico del vecindario. Abierto al público, Painters Hall es un centro para reuniones de amigos, vecinos y visitantes en el corazón de un vecindario diseñado en torno a la naturaleza y la comunidad.
Pensilvania
El Centro Phipps para Paisajes Sostenibles en Pittsburgh fue diseñado para ser uno de los edificios más ecológicos del mundo. Obtuvo la certificación de edificio Net Zero Energy del Living Building Challenge en febrero de 2014 y está buscando la certificación completa. [172] El Centro Phipps utiliza tecnologías de conservación de energía , como colectores solares de agua caliente, sensores de dióxido de carbono e iluminación natural, así como tecnologías de energía renovable para permitirle alcanzar el estado de energía neta cero. [173]
El Centro de Bienvenida Lombardo de la Universidad de Millersville se convirtió en el primer edificio del estado en obtener la certificación de energía cero. Este fue el paso más grande en el objetivo de la Universidad de Millersville de ser neutral en carbono para 2040. Según el International Living Future Institute, el Centro de Bienvenida Lombardo es uno de los edificios de mayor rendimiento en todo el país y genera un 75 % más de energía de la que se utiliza actualmente. . [174]
Rhode Island
En Newport, la escuela MET Paul W. Crowley East Bay es el primer proyecto Net Zero que se construye en Rhode Island. Es un edificio de 17.000 pies cuadrados que alberga ocho aulas grandes, siete baños y una cocina. Contará con paneles fotovoltaicos para suministrar toda la electricidad necesaria para el edificio y un pozo geotérmico que será la fuente de calor.
Figura 4: Construcción del laboratorio de energía cero en el campus de la UNT en Denton, Texas
Tennesse
civitas, diseñado por archimania , Memphis, Tennessee. [175] civitas es una casa de estudio de caso a orillas del río Mississippi, actualmente en construcción. Su objetivo es afrontar los desafíos culturales, climáticos y económicos. La casa sentará un precedente para el diseño de alto rendimiento del sudeste.
Texas
La Universidad del Norte de Texas (UNT) estaba construyendo un Laboratorio de Investigación de Energía Cero [176] en su campus de investigación de 300 acres, Discovery Park, en Denton, Texas. El proyecto cuenta con un financiamiento de más de $1,150,000 y beneficiará principalmente a estudiantes de ingeniería mecánica y energética (la UNT se convirtió en la primera universidad en ofrecer títulos en ingeniería mecánica y energética en 2006). Esta estructura de 1,200 pies cuadrados ahora se compitió y se llevó a cabo la ceremonia de inauguración del Laboratorio de Energía Cero de la Universidad del Norte de Texas el 20 de abril de 2012. [177]
La Biblioteca West Irving en Irving, Texas , se convirtió en la primera biblioteca neta cero en Texas en 2011, funcionando completamente con energía solar. [178] Desde entonces ha producido un excedente. Dispone de certificación LEED oro. [179]
Vermont
La Field House de cero emisiones netas de la Escuela Putney se inauguró el 10 de octubre de 2009. En uso durante más de un año, en diciembre de 2010, la Field House usó 48,374 kWh y produjo un total de 51,371 kWh durante los primeros 12 meses de operación. por lo tanto, tuvo un desempeño ligeramente mejor que el cero neto. [180] También en diciembre, el edificio ganó un Premio de Honor AIA-Vermont. [181]
La Casa Charlotte Vermont diseñada por Pill-Maharam Architects es una casa verificada de energía neta cero terminada en 2007. El proyecto ganó el premio Net Zero Energy de la Asociación de Energía Sostenible del Noreste en 2009. [182]
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