Estados Unidos es el segundo mayor consumidor de energía del mundo. El Departamento de Energía de Estados Unidos clasifica el consumo energético nacional en cuatro grandes sectores: transporte, residencial, comercial e industrial. [1] El consumo de energía en los sectores de transporte y residencial (aproximadamente la mitad del consumo energético de Estados Unidos) está controlado en gran medida por los consumidores domésticos individuales. Los gastos de energía comercial e industrial están determinados por las entidades comerciales y otros administradores de instalaciones. La política energética nacional tiene un efecto significativo en el consumo de energía en los cuatro sectores.
El sector del transporte incluye todos los vehículos utilizados para el transporte de personas o mercancías. De la energía utilizada en este sector, aproximadamente el 65% es consumida por vehículos a gasolina , principalmente de propiedad personal. El transporte a diésel (trenes, buques mercantes, camiones pesados, etc.) consume alrededor del 20%, y el tráfico aéreo consume la mayor parte del 15% restante. [2] Las dos crisis de suministro de petróleo de la década de 1970 impulsaron la creación, en 1975, del programa federal Corporate Average Fuel Economy (CAFE), que exigía a los fabricantes de automóviles que cumplieran objetivos de ahorro de combustible de flota cada vez más elevados.
En la década de 1980 se produjeron mejoras espectaculares en el ahorro de combustible, principalmente como resultado de las reducciones en el tamaño y el peso de los vehículos que se originaron a fines de la década de 1970, junto con la transición a la tracción delantera . Estas mejoras se erosionaron un poco después de 1990 debido a la creciente popularidad de los vehículos utilitarios deportivos , las camionetas pickup y las minivans , que se incluyen en el estándar CAFE de "camionetas livianas", más indulgente.
Además del programa CAFE, el gobierno de Estados Unidos ha tratado de fomentar una mayor eficiencia de los vehículos a través de la política fiscal. Desde 2002, los contribuyentes pueden optar a créditos fiscales para los vehículos híbridos de gas y electricidad. Desde 1978 se aplica un impuesto a los fabricantes que consumen mucha gasolina y cuyo consumo de combustible es excepcionalmente bajo. Si bien este impuesto sigue vigente, genera muy pocos ingresos, ya que el consumo de combustible en general ha mejorado.
Otro objetivo de la conservación de la gasolina es reducir la cantidad de kilómetros recorridos. Se estima que el 40 % del uso de automóviles en Estados Unidos está asociado con los desplazamientos diarios . Muchas áreas urbanas ofrecen transporte público subsidiado para reducir el tráfico en los desplazamientos diarios y fomentan el uso compartido del vehículo proporcionando carriles exclusivos para vehículos de alta ocupación y peajes más bajos para los vehículos con varios pasajeros. El trabajo remoto también es una alternativa viable a los desplazamientos diarios para algunos empleos.
Las conductas que maximizan el ahorro de combustible también ayudan a reducir el consumo de combustible. Entre las más eficaces se encuentran la conducción moderada, en lugar de la conducción agresiva, conducir a velocidades más bajas, utilizar el control de crucero y apagar el motor del vehículo en las paradas en lugar de dejarlo al ralentí. El consumo de combustible de un vehículo disminuye rápidamente al aumentar la velocidad en carretera, normalmente por encima de 55 millas por hora (aunque el número exacto varía según el vehículo), porque las fuerzas aerodinámicas están relacionadas proporcionalmente con el cuadrado de la velocidad de un objeto (cuando la velocidad se duplica, la resistencia se cuadruplica). Según el Departamento de Energía de los EE. UU. (DOE), como regla general, cada 5 mph (8,0 km/h) que uno conduce por encima de 60 mph (97 km/h) es similar a pagar $0,30 adicionales por galón de gasolina. [3] La velocidad exacta a la que un vehículo alcanza su máxima eficiencia varía en función del coeficiente de resistencia aerodinámica del vehículo , el área frontal, la velocidad del aire circundante y la eficiencia y el engranaje del tren de transmisión y la transmisión del vehículo.
El sector residencial incluye todas las residencias privadas, incluidas las viviendas unifamiliares , los apartamentos, las casas prefabricadas y los dormitorios. El uso de energía en este sector varía significativamente en todo el país, debido a las diferencias climáticas regionales y a las distintas regulaciones. En promedio, aproximadamente la mitad de la energía utilizada en los hogares estadounidenses se gasta en el acondicionamiento del espacio (es decir, calefacción y refrigeración).
La eficiencia de los hornos y los aparatos de aire acondicionado ha aumentado de manera constante desde las crisis energéticas de los años 1970. [ cita requerida ] La Ley Nacional de Conservación de Energía de Electrodomésticos de 1987 autorizó al Departamento de Energía a establecer estándares mínimos de eficiencia para los equipos de acondicionamiento de espacios y otros electrodomésticos cada año, en función de lo que sea "tecnológicamente factible y económicamente justificado". Más allá de estos estándares mínimos, la Agencia de Protección Ambiental (EPA) otorga la designación Energy Star a los electrodomésticos que superan los promedios de eficiencia de la industria en un porcentaje especificado por la EPA.
A pesar de las mejoras tecnológicas, muchos cambios en el estilo de vida estadounidense han aumentado la demanda de recursos para calefacción y refrigeración. El tamaño medio de las viviendas construidas en Estados Unidos ha aumentado de 140 m2 en 1970 a 210 m2 en 2005. Los hogares unipersonales se han vuelto más comunes, al igual que el aire acondicionado central: el 23% de los hogares tenían aire acondicionado central en 1978, cifra que aumentó al 55% en 2001. [ cita requerida ]
A medida que aumenta la eficiencia del horno, la combinación adecuada del tamaño del equipo con la capacidad del sistema de distribución y la carga del edificio se vuelve más crítica para optimizar la capacidad del equipo y maximizar la operación eficiente. La instalación de equipos de reemplazo de alta eficiencia con un rendimiento mucho menor ofrece la oportunidad de obtener ganancias en comodidad y ahorro, pero se debe explorar la posibilidad de mejorar la envoltura del edificio mediante el sellado hermético y la incorporación de más aislamiento , ventanas avanzadas, etc., al mismo tiempo o antes de la etapa de diseño del equipo de reemplazo. El enfoque de la casa pasiva produce edificios superaislados que se acercan al consumo neto de energía cero . Mejorar la envoltura del edificio también puede ser más económico que reemplazar un horno o un acondicionador de aire. [ cita requerida ]
Entre las mejoras de menor costo se encuentran la climatización , que con frecuencia está subsidiada por las empresas de servicios públicos o por créditos fiscales estatales y federales , así como los termostatos programables . También se ha instado a los consumidores a adoptar un rango de temperatura interior más amplio (por ejemplo, 65 °F (18 °C) en invierno, 80 °F (27 °C) en verano).
Un medio poco utilizado, pero potencialmente muy poderoso para reducir el consumo de energía en los hogares es proporcionar información en tiempo real a los propietarios de las viviendas para que puedan modificar de manera efectiva su comportamiento de consumo de energía. Ya están disponibles pantallas de información de energía de bajo costo , como Energy Detective o Wattvision, [4] [5] . Un estudio de un dispositivo similar implementado en 500 hogares en Ontario, Canadá, por Hydro One mostró una caída promedio del 6,5% en el uso total de electricidad en comparación con un grupo de control de tamaño similar. [6] Otra técnica es pedir a los propietarios de viviendas que ahorren energía en tiempo real en momentos de demanda máxima, cuando de lo contrario sería necesario encender plantas de energía relativamente sucias. [7]
Se estima que la energía que utilizan los aparatos electrónicos y los electrodomésticos en modo de espera cuando están apagados representa entre el 5 y el 10% del consumo eléctrico de los hogares, lo que suma unos 3.000 millones de dólares a los costes energéticos anuales en Estados Unidos. "En un hogar medio, el 75% de la electricidad que se utiliza para alimentar los aparatos electrónicos del hogar se consume mientras los productos están apagados". [8]
El consumo de energía en algunos hogares puede variar ampliamente de estos promedios. Las regiones más templadas, como el sur de los EE. UU. y la costa del Pacífico de los EE. UU., necesitan mucha menos energía para acondicionar el espacio que la ciudad de Nueva York o Chicago. El consumo de energía del aire acondicionado puede ser bastante alto en las regiones cálidas y áridas (suroeste) y las zonas cálidas y húmedas (sureste). En climas más templados, como San Diego , la energía de la iluminación puede consumir fácilmente hasta el 40% de la energía total. Ciertos electrodomésticos, como una cama de agua, un jacuzzi o un refrigerador anterior a 1990, utilizan cantidades significativas [ vago ] de electricidad.
Las tendencias recientes [ ¿cuándo? ] en equipos de entretenimiento doméstico pueden marcar una gran diferencia en el uso de energía en el hogar. Por ejemplo, un televisor LCD de 50 pulgadas, que permanece encendido seis horas al día en promedio, puede consumir 300 vatios menos que un sistema de plasma de tamaño similar. En la mayoría de las residencias, ningún aparato predomina y cualquier esfuerzo de conservación debe dirigirse a numerosas áreas para lograr ahorros sustanciales de energía. Los sistemas de bombas de calor de fuente de tierra, aire y agua, los sistemas de calefacción solar y los enfriadores evaporativos se encuentran entre los sistemas de acondicionamiento de espacios y agua caliente doméstica más eficientes energéticamente , ambientalmente limpios y rentables disponibles (Agencia de Protección Ambiental), y pueden lograr reducciones en el consumo de energía de hasta un 69%. [ cita requerida ]
Las mejores prácticas actuales [ ¿cuándo? ] en materia de diseño, construcción y modernización de edificios dan como resultado viviendas que ahorran mucha más energía que las viviendas nuevas promedio. Esto incluye aislamiento y ventanas e iluminación energéticamente eficientes. [11]
Las formas inteligentes de construir viviendas de modo que se utilicen recursos mínimos [ vago ] para enfriar y calentar la casa en verano y en invierno respectivamente pueden [ vago ] reducir significativamente los costos de energía.
El sector comercial está formado por tiendas minoristas, oficinas (empresariales y gubernamentales), restaurantes, escuelas y otros lugares de trabajo. La energía en este sector tiene los mismos usos finales básicos que el sector residencial, en proporciones ligeramente diferentes. El acondicionamiento de espacios es nuevamente el área de mayor consumo, pero representa solo alrededor del 30% del uso de energía de los edificios comerciales. La iluminación, con un 25%, desempeña un papel mucho más importante que en el sector residencial. [12] La iluminación también es, en general, el componente más derrochador del uso comercial. Varios estudios de casos indican que una iluminación más eficiente y la eliminación de la iluminación excesiva pueden reducir la energía de iluminación en aproximadamente un cincuenta por ciento en muchos edificios comerciales. [ cita requerida ]
Los edificios comerciales pueden aumentar considerablemente la eficiencia energética mediante un diseño bien pensado, y el parque de edificios actual [ ¿cuándo? ] es un ejemplo muy pobre del potencial de un diseño sistemático (y no costoso) de eficiencia energética. [13] Los edificios comerciales suelen tener una gestión profesional, lo que permite un control y una coordinación centralizados de los esfuerzos de conservación de la energía. Como resultado, la iluminación fluorescente (aproximadamente cuatro veces más eficiente que la incandescente) es el estándar para la mayoría de los espacios comerciales, aunque puede producir ciertos efectos adversos para la salud. [14] [15] [16] [17]
Los posibles problemas de salud pueden mitigarse utilizando luminarias más modernas con balastos electrónicos en lugar de los antiguos balastos magnéticos. Como la mayoría de los edificios tienen horarios de funcionamiento constantes, los termostatos y controles de iluminación programados son comunes. Sin embargo, demasiadas empresas creen que el simple hecho de tener un sistema de automatización de edificios controlado por ordenador garantiza la eficiencia energética. Por ejemplo, una gran empresa del norte de California se jactó de estar segura de que su sistema de última generación había optimizado la calefacción de los espacios. Un análisis más minucioso realizado por Lumina Technologies mostró que el sistema había recibido instrucciones de programación para mantener temperaturas constantes las 24 horas en todo el complejo de edificios. Esta instrucción provocó la inyección de calor nocturno en edificios vacíos cuando las temperaturas diurnas de verano a menudo superaban los 90 °F (32 °C). Esta mala programación le estaba costando a la empresa más de 130.000 dólares al año en energía desperdiciada (Lumina Technologies, 1997). Muchas corporaciones y gobiernos también exigen la calificación Energy Star para cualquier equipo nuevo adquirido para sus edificios.
La carga de calor solar a través de los diseños de ventanas estándar suele generar una gran demanda de aire acondicionado en los meses de verano. Un ejemplo de diseño de edificios que supera esta carga de calor excesiva es el edificio Dakin en Brisbane, California , donde la fenestración se diseñó para lograr un ángulo con respecto a la incidencia del sol que permitiera la máxima reflexión del calor solar; este diseño también ayudó a reducir la sobreiluminación interior para mejorar la eficiencia y la comodidad de los trabajadores.
Los avances incluyen el uso de sensores de ocupación para apagar las luces cuando los espacios están desocupados y fotosensores para atenuar o apagar la iluminación eléctrica cuando hay luz natural. En los sistemas de aire acondicionado, la eficiencia general de los equipos ha aumentado a medida que los códigos de energía y la información al consumidor han comenzado a enfatizar el rendimiento durante todo el año en lugar de solo las calificaciones de eficiencia a máxima potencia. Los controladores que varían automáticamente las velocidades de los ventiladores, bombas y compresores han mejorado radicalmente el rendimiento de carga parcial de esos dispositivos.
Para calentar el espacio o el agua, las bombas de calor eléctricas consumen aproximadamente la mitad de la energía que requieren los calentadores de resistencia eléctricos. La eficiencia de la calefacción a gas natural ha mejorado gracias al uso de hornos y calderas de condensación, en los que el vapor de agua de los gases de combustión se enfría hasta convertirse en líquido antes de su descarga, lo que permite utilizar el calor de condensación. En los edificios en los que se requieren altos niveles de aire exterior, los intercambiadores de calor pueden capturar el calor del aire de escape para precalentar el aire de suministro entrante.
Una empresa de Florida abordó el problema de la conservación de la energía y la mejora del entorno de trabajo mediante la implementación de un sistema de cintas transportadoras que es entre un 40 y un 60 % más silencioso que los sistemas tradicionales y emite un nivel de ruido de tan solo 55-50 decibeles, equivalente al de una estación de radio de rock suave. La iluminación se solucionó no solo programando la consola de iluminación para que se pudieran encender y apagar luces aisladas en áreas designadas del almacén, sino también mejorando la iluminación natural mediante el uso de tragaluces y un piso de alto brillo. [18]
El sector industrial representa toda la producción y procesamiento de bienes, incluida la manufactura, la construcción, la agricultura, la gestión del agua y la minería.
En los últimos 30 años, el aumento de los costes ha obligado a las industrias que hacen un uso intensivo de la energía a realizar mejoras sustanciales en su eficiencia. Por ejemplo, la energía utilizada para producir acero y productos de papel se ha reducido un 40% en ese período, mientras que la refinación de petróleo y aluminio y la producción de cemento han reducido su consumo en un 25%. Estas reducciones se deben en gran medida al reciclaje de material de desecho y al uso de equipos de cogeneración para la electricidad y la calefacción.
Otro ejemplo de mejora de la eficiencia es el uso de productos fabricados con lana aislante de alta temperatura (HTIW), que permite a los usuarios predominantemente industriales operar plantas de tratamiento térmico a temperaturas entre 800 y 1400 °C. En estas aplicaciones de alta temperatura, el consumo de energía primaria y las emisiones de CO2 asociadas pueden reducirse hasta en un 50% en comparación con las instalaciones industriales tradicionales.
La agricultura estadounidense ha duplicado la eficiencia energética agrícola en los últimos 25 años. [ ¿Cuándo? ] [19]
La energía necesaria para el suministro y tratamiento de agua dulce constituye a menudo un porcentaje significativo del consumo de electricidad y gas natural de una región (se estima que un 20% del consumo total de energía de California está relacionado con el agua). [20] En vista de esto, algunos gobiernos locales han trabajado hacia un enfoque más integrado para los esfuerzos de conservación de energía y agua .
Para conservar energía, algunas industrias han comenzado a utilizar paneles solares para calentar el agua . [ cita requerida ]
A diferencia de los demás sectores, el consumo total de energía en el sector industrial ha disminuido en la última década. [ ¿ Cuándo? ] Si bien esto se debe en parte a los esfuerzos de conservación, también es un reflejo de la creciente tendencia de las empresas estadounidenses a trasladar sus operaciones de fabricación al extranjero. [ cita requerida ] . Esto también puede deberse a la adopción de nuevas tecnologías, como mejoras en la geometría de las herramientas, que aumentan la eficiencia de la fabricación. Un aumento de la eficiencia reduce el consumo de energía al reducir el tiempo de inactividad y el desperdicio de recursos. [21]
.%22,_ca._1941_-_ca._1945_-_NARA_-_535820.jpg/1280px-%22Lena_Horne_conserves_fuel_(gas).%22,_ca._1941_-_ca._1945_-_NARA_-_535820.jpg)
La Parte B del Título III de la Ley de Política y Conservación de Energía estableció el Programa de Conservación de Energía para Productos de Consumo que no sean Automóviles , que otorga al Departamento de Energía la "autoridad para desarrollar, revisar e implementar estándares mínimos de conservación de energía para electrodomésticos y equipos". [22] Tal como se implementa actualmente [ ¿cuándo? ] , el Departamento de Energía hace cumplir los procedimientos de prueba y los estándares mínimos para más de 50 productos que cubren aplicaciones residenciales, comerciales e industriales, de iluminación y plomería. [23]
La Ley de Política Energética de 2005 incluyó incentivos que proporcionaban un crédito fiscal del 30% del costo del nuevo artículo con un límite agregado de $500; el programa inicialmente iba a expirar a fines de 2007, pero se extendió hasta 2010 y el límite agregado aumentó a $1,500 por la Ley de Mejora y Extensión Energética de 2008 y la Ley de Recuperación y Reinversión Estadounidense de 2009 , cuando expirará. [24]
Los estados y las áreas locales (por ejemplo, ciudades o condados) tienen varias iniciativas, y el Departamento de Energía de los EE. UU. ha financiado una base de datos conocida como DSIRE que proporciona información sobre estas iniciativas. [25] El estado de Maryland estableció el objetivo de reducir su consumo de electricidad en un 15% entre 2008 y 2015. [26]
Mediante la Orden Ejecutiva 13514 , el presidente de Estados Unidos , Barack Obama, ordenó que para 2015, el 15% de los edificios federales existentes se ajusten a los nuevos estándares de eficiencia energética y que el 100% de todos los edificios federales nuevos sean de consumo neto de energía cero para 2030.
En febrero de 2023, el Departamento de Energía de los Estados Unidos propuso un conjunto de nuevos estándares de eficiencia energética que, de implementarse, ahorrarán a los usuarios de diferentes máquinas eléctricas en los Estados Unidos alrededor de 3.500.000.000 de dólares por año y reducirán para el año 2050 las emisiones de carbono en la misma cantidad que las emitidas por 29.000.000 de casas. [27]
General:
