Una casa Net Zero es una casa que equilibra cualquier emisión de gases de efecto invernadero (GEI) a la atmósfera con su propia generación y exportación de energía baja o nula en carbono, de modo que compensa con creces sus propias emisiones reduciendo las emisiones en otros lugares. Esto significa que las emisiones nacionales o globales relevantes de GEI son menores que si la casa no existiera en absoluto.
Una vivienda Net Zero se diferencia de una vivienda puramente libre de emisiones de carbono en que a veces es un consumidor neto de energía y depende de una conexión a la red para compensarlo en otras ocasiones. Una casa con cero emisiones de carbono nunca genera emisiones en absoluto, ya sea porque es totalmente autosuficiente y renovable (por ejemplo, fuera de la red ) o porque está conectada a una red eléctrica con cero carbono. Otra categoría es la casa de bajo consumo energético , que aún puede tener emisiones residuales directas o indirectas y puede que no alcance emisiones cero o cero emisiones netas.
Las emisiones contabilizadas pueden ser emisiones directas ( Alcance 1 ), o emisiones indirectas debidas al consumo de electricidad producida a partir de combustibles fósiles ( Alcance 2 ). El principal GEI de interés suele ser el dióxido de carbono , que es el principal contaminante climático procedente de los hogares, aunque también pueden emitirse metano fugitivo de las tuberías y aparatos de gas natural . Algunas casas también pueden emitir gases refrigerantes, por ejemplo, CFC de equipos viejos, que también provocan el cambio climático.
El enfoque más común para hacer que una casa sea neta cero es reducir las emisiones directas a casi cero o cero electrificando todas las funciones, incluida la calefacción, y generando electricidad en el sitio utilizando tecnologías renovables, más comúnmente energía solar, de modo que la casa sea un generador neto. de energía.
Cuando una casa convencional preexistente se está adaptando a cero carbono/cero neto, el alcance de las emisiones que importa es el rendimiento operativo de las emisiones de la casa en uso, junto con el carbono incorporado en cualquier nuevo material o equipo utilizado en la modernización. Para ser realmente cero neto, el carbono incorporado debe ser "devuelto" por las emisiones ahorradas por la casa dentro de un plazo relevante para la acción sobre el cambio climático (normalmente dentro de unos pocos años), y dentro de la vida útil del equipo en cuestión. Cuando se construye una nueva casa con cero emisiones de carbono, se debe considerar y reembolsar el carbono incorporado en todo el edificio. Como hay una cantidad sustancial de carbono incrustado en los materiales de construcción convencionales, como el ladrillo y el hormigón, una nueva casa con cero emisiones de carbono es un desafío mayor que una modernización y es probable que necesite más materiales novedosos.
Otra forma en que una casa puede llegar a ser cero o cero emisiones netas de carbono en funcionamiento es simplemente que sea alimentada, calentada y enfriada exclusivamente por una red eléctrica neta cero. Si bien actualmente (2024) son pocos (por ejemplo, Islandia, Nepal [1] ), un número significativo de países apuntan a tener redes eléctricas sin emisiones de carbono para 2035, incluidos Austria, Bélgica, Canadá, Francia, Alemania, Luxemburgo, Países Bajos, Suiza y el Reino Unido. [2]
Para 2024, 27 países y la UE habían establecido objetivos nacionales de emisiones netas cero legalmente vinculantes. [3] Las viviendas con emisiones netas cero permiten y contribuyen al logro de los objetivos nacionales de emisiones netas cero: al eliminar las emisiones nacionales directas de los combustibles fósiles, permiten el logro de emisiones netas cero a nivel nacional en un sector residencial, siempre que esté alimentado por una red eléctrica con emisiones de carbono cero. Del mismo modo, la red de carbono cero permite que una casa se convierta en un funcionamiento neto cero simplemente por ser puramente eléctrica, e independientemente de otros factores como la eficiencia energética.
Otro potencial en algunas jurisdicciones es que una vivienda con emisiones netas de carbono también pueda lograr un costo energético neto nulo . Este puede ser el caso si la casa es completamente autosuficiente y está fuera de la red, o si las tarifas de importación y exportación de electricidad son tales que los ingresos por electricidad exportada superan cualquier desembolso por electricidad importada. Esto puede ser posible, por ejemplo, con las tarifas de exportación de electricidad en el Reino Unido . [4]
Se requieren los siguientes cambios principales:
La mayoría de las casas convencionales en los países donde se requiere calefacción utilizan combustibles fósiles o madera para la calefacción, el agua caliente y la cocina. Para llegar a ser cero emisiones de carbono, estos sistemas de calefacción deben ser reemplazados por métodos de calefacción de cero emisiones. Las principales opciones son:
El costo de estas medidas para los hogares es, naturalmente, un factor crítico. Debido a que los sistemas convencionales se benefician de las economías de escala y las habilidades de instalación están ampliamente disponibles, las nuevas tecnologías sin carbono pueden tener un costo de capital más alto, aunque esto puede compensarse con costos operativos más bajos o ahorros de eficiencia, dependiendo de los costos relativos de la electricidad y los combustibles fósiles. Por este motivo, algunos gobiernos ofrecen a los propietarios subvenciones o subsidios para cubrir el coste del cambio, por ejemplo el Boiler Upgrade Scheme [10] en el Reino Unido, que ayuda a financiar las instalaciones de bombas de calor.
En casi todos los casos, la fuente renovable elegida por las viviendas es la energía solar fotovoltaica (PV). El uso de energía solar fotovoltaica se está volviendo rutinario en todo el mundo, ya que los costos de la energía solar han caído hasta convertirse en la fuente de electricidad más barata. [11] Los paneles solares generalmente se colocan en techos, letrinas o en el suelo cerca de la casa, y son prácticos para casi todas las escalas de vivienda y en la mayor parte del mundo. La única excepción pueden ser los pisos/apartamentos en zonas urbanas densas, que pueden carecer de techo o incluso de exposición al sol.
Para ofrecer una casa con cero emisiones de carbono, el tamaño/capacidad de generación del conjunto fotovoltaico debe coincidir con el consumo anual de la casa. Esto suele ser sencillo, incluso si la casa utiliza electricidad para calefacción, directamente o mediante una bomba de calor, o para refrigeración. En el caso de la refrigeración, la disponibilidad de energía solar satisfará bastante bien la demanda de refrigeración, pero no ocurre lo mismo con la calefacción en invierno en latitudes más altas. En esta situación, la casa normalmente importará electricidad para calefacción y otros fines en invierno, y exportará el exceso de energía solar en verano. Para ser cero neto, la exportación debe exceder la importación.
Las baterías domésticas se utilizan ampliamente con energía solar, para proporcionar electricidad durante la noche o en condiciones de poca luz, y para obtener ventajas en costos cuando las tasas de exportación son bajas. En esta situación, puede tener sentido financiero almacenar electricidad en lugar de reimportarla.
Otras formas de energía renovable son posibles en situaciones domésticas, incluidas las microhidroeléctricas y las turbinas eólicas, pero el mayor tamaño de estos equipos los restringe a granjas o propiedades más grandes, o a instalaciones comunales, por ejemplo, una turbina eólica en un bloque de apartamentos.
La eficiencia energética no es estrictamente necesaria para lograr emisiones netas de carbono cero, siempre y cuando la casa pueda cubrir su demanda de electricidad con energía renovable generada in situ. Sin embargo, una mayor eficiencia energética reduce la escala de generación renovable requerida y el costo de la electricidad importada, y puede aumentar el confort al reducir las variaciones de temperatura. A nivel nacional/económico, una mayor eficiencia energética interna reduce la necesidad de infraestructura de generación y transmisión de redes a gran escala, así como las importaciones de electricidad. Los principales enfoques de eficiencia energética son:
Aislamiento de telas de construcción para reducir las necesidades de calefacción y refrigeración de espacios: el consumo de energía de los edificios existentes puede reducirse significativamente aislando paredes, pisos y techos, y mediante medidas relacionadas, como la protección contra corrientes de aire. Mientras que algunas medidas, por ejemplo el aislamiento de lofts y áticos con lana de roca, son baratas y sencillas, otras, como el aislamiento de las paredes exteriores, son más disruptivas y caras. Los propietarios de viviendas deben realizar un análisis cuidadoso de los costos y beneficios en términos de ahorro de energía. En algunos países existe apoyo estatal para algunas medidas de aislamiento de viviendas.
Electrodomésticos e iluminación eficientes : permiten reducir el consumo energético sin cambiar el comportamiento de los ocupantes. Por ejemplo, la iluminación LED moderna utiliza un 75% menos de electricidad que las bombillas incandescentes tradicionales . [12] Casi todos los electrodomésticos, incluidos electrodomésticos, ordenadores, televisores y frigoríficos, se han desarrollado para utilizar menos electricidad, de modo que incluso desde 1995, cuando eran un producto maduro, se estima que en la UE se ha reducido el consumo de energía de los frigoríficos en un 60%. [13] Pero los electrodomésticos más eficientes pueden ser más caros y a los consumidores les resulta difícil saber o calcular si los productos más eficientes valen la pena. Por este motivo, se han desarrollado certificaciones que incluyen la Etiqueta Energética en la UE y Energy Star en los Estados Unidos para ayudar a los consumidores.
Comportamiento eficiente : los ocupantes de una vivienda tienen una gran influencia en el consumo energético de una vivienda. Los comportamientos típicos incluyen:
Un tema importante de debate en los círculos de la vivienda es si la modernización debería centrarse en "el tejido primero": [14] es decir, maximizar la eficiencia energética antes de actualizar los enfoques de suministro de energía para eliminar el uso de combustibles fósiles y agregar generación renovable. Sus defensores sugieren que este enfoque es necesario para evitar el sobredimensionamiento de los sistemas de suministro de energía, como las bombas de calor, y para minimizar la demanda general de energía en la economía. Quienes se oponen a las telas sugieren en primer lugar que las mejoras importantes en los edificios, como el aislamiento de paredes y pisos y nuevas ventanas, son costosas y perjudiciales, y pueden disuadir a los residentes de tomar cualquier medida para llevar sus hogares hacia la huella de carbono cero. En comparación, dicen, los equipos de suministro de energía, como las bombas de calor y los paneles solares fotovoltaicos, son más baratos y ofrecen mayores reducciones en las emisiones de carbono y en las facturas.
Hay dos áreas principales a considerar al diseñar y construir viviendas netas cero:
Se requieren los mismos enfoques establecidos en la sección anterior, y normalmente es más barato diseñar estas características en una casa desde el principio que construir una casa convencional y modernizarla más tarde. Los enfoques de diseño clave incluyen:
Orientación de la casa : En climas más fríos, la casa debe orientarse para aprovechar al máximo la calefacción solar activa (por ejemplo, fotovoltaica) y pasiva. Esto implica hacer que los techos miren al sur (en el hemisferio norte) para maximizar la energía solar y especificar grandes ventanas orientadas al sur para maximizar la calefacción solar pasiva. También se deben tomar medidas para minimizar el sobrecalentamiento en verano, como persianas, contraventanas y sombras. En climas más cálidos, una casa puede orientarse de norte a sur para minimizar la insolación a mitad del día y reducir la demanda de sobrecalentamiento y refrigeración, aunque tener un techo orientado al sur para energía fotovoltaica sigue siendo una ventaja.
También se debe prestar atención al diseño de varias casas y a las características circundantes, como los árboles, para que los paneles solares domésticos no queden sombreados por árboles u otras casas. Se debe evitar la tala de árboles para evitar la sombra, ya que es contraproducente en términos de carbono. Unir casas como terrazas o viviendas adosadas también es ventajoso ya que estas casas se aíslan entre sí y reducen la pérdida de calor. En climas más cálidos se deben conservar o plantar árboles para que puedan dar sombra a las casas y las calles y reducir las necesidades de refrigeración.
Alto aislamiento y estanqueidad al aire : esto se aplica a todos los elementos de la envolvente de un edificio, es decir, suelos, techos, paredes, ventanas y puertas. Los códigos y normas de construcción de muchos países especifican los niveles de aislamiento requeridos por ley en edificios nuevos. Para una discusión sobre los códigos y tecnologías de aislamiento de edificios en todo el mundo, consulte aislamiento de edificios . Los códigos de construcción modernos, si se cumplen, pueden ser adecuados para lograr cero emisiones de carbono en funcionamiento si se combinan con un suministro de energía adecuado. Pueden especificar el rendimiento de uno o ambos materiales, normalmente en términos del valor U de un material o materiales combinados, medido en vatios/m2/°K, y/o el rendimiento general del edificio en kWh/m2/año. Por ejemplo, las regulaciones del Reino Unido especifican que las paredes deben tener <0,18 W/M2K. [15] Las tasas de consumo de energía de los edificios varían enormemente: las casas de los propietarios del Reino Unido utilizan 259 kWh/m2, mientras que las casas nuevas utilizan 100 kWh/m2. [16] Sin embargo, hay indicios de que es posible lograr un mejor rendimiento, con un logro de 50 kWh/m2/año relativamente sencillo mediante la modernización. [17] Mientras tanto, el alto estándar Passivhaus no requiere más de 15 kWh/m2 [18] (solo para calefacción de espacios), lo cual es alcanzable, aunque actualmente se considera especializado y de alta gama.
La estanqueidad al aire se refiere a minimizar las fugas de aire o las corrientes de aire dentro y fuera de un edificio. Si entra aire frío y/o sale aire caliente, esto aumenta las necesidades de calefacción (o refrigeración, en climas cálidos). La estanqueidad al aire se mide en cambios de aire por hora o AC/H. Un ejemplo de un alto estándar de estanqueidad al aire es el estándar PassivHaus , que requiere menos de 0,6 CA/H. También es necesario un nivel mínimo de cambio de aire, para que no se acumule aire húmedo y viciado, con impactos negativos para la salud de los ocupantes. Para lograr ambos requisitos, a menudo se especifica un sistema MVHR , aunque esto aumenta los costos.
Suministro de energía renovable integrado en el edificio : los paneles solares fotovoltaicos se pueden integrar en un techo en lugar de montarse sobre materiales de techo convencionales como las tejas. Esto permite ahorrar en materiales para techos y puede mejorar la apariencia. Una casa también se puede diseñar para calefacción con bomba de calor, especificando la calefacción por suelo radiante , que es el mejor emisor de calor para una bomba de calor: permite temperaturas de flujo más bajas, lo que aumenta la eficiencia de la bomba de calor.
Ver Construcción Ecológica .
Las casas con cero emisiones de carbono ofrecen un aire interior mucho más limpio porque frenan la combustión de combustibles fósiles , que libera gases volátiles y contaminantes . Los electrodomésticos como estufas de gas, calentadores, secadoras y hornos que dependen de la quema de combustible dentro de la casa empeoran la calidad del aire en el interior y pueden provocar problemas respiratorios a los ocupantes. No sólo se ve afectada la calidad del aire interior, sino también la calidad del aire exterior. Se señala que la contaminación procedente de edificios residenciales es responsable de unas 15.500 muertes al año sólo en los Estados Unidos. [19] Reemplazar los electrodomésticos que funcionan con combustibles fósiles puede mejorar la calidad del aire interior y reducir los síntomas de asma en los niños hasta en un 42%, así como disminuir el riesgo de incendio en los hogares. [19]
Como se mencionó anteriormente, las casas energéticamente eficientes pueden ahorrarle a sus ocupantes sus facturas de servicios públicos reemplazando sus electrodomésticos por electrodomésticos energéticamente eficientes y actualizando su aislamiento y envolvente del edificio. Por cada dólar invertido en mejoras para crear un hogar sin emisiones de carbono, se ahorran aproximadamente 2 dólares en generación de electricidad y costos de servicios públicos. [19]
Ahora es posible lograr viviendas con emisiones netas de carbono cero, incluso sin una modernización significativa de la eficiencia energética, combinando tecnologías de bomba de calor y energía solar fotovoltaica. Por ejemplo, en el Reino Unido, una casa media utiliza 12.000 kWh al año para calefacción y 2.900 kWh al año para electrodomésticos. [20] El uso de una bomba de calor para suministrar esta cantidad de calor requerirá alrededor de 3000 kWh (suponiendo un sCOP de 4). Esto da una demanda eléctrica total de 5.900 kWh por año, que puede ser abastecida por un panel solar de aproximadamente 6,3 kW (cifras derivadas de la calculadora del Energy Saving Trust en 2024 [21] ), lo que equivale a unos 16 paneles. Este enfoque depende de la red para suministrar energía en invierno y recibirla en verano, ya que las baterías no pueden proporcionar almacenamiento de energía estacional. Un aislamiento adicional reduciría la demanda de calor y, por tanto, el tamaño necesario del panel solar.
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