La vivienda con cero emisiones de carbono es aquella que no emite gases de efecto invernadero (GEI) a la atmósfera, ni directamente ( Ámbito 1 ), ni indirectamente debido al consumo de electricidad producida con combustibles fósiles ( Ámbito 2 ). Por lo general, se entiende por vivienda con cero emisiones de dióxido de carbono , que es el principal contaminante climático de las viviendas, aunque también se puede emitir metano fugitivo a través de tuberías y electrodomésticos de gas natural .
Sin embargo, existen varias definiciones de vivienda con cero emisiones de carbono, en particular en lo que respecta al alcance de las emisiones en el ciclo de vida de la vivienda (por ejemplo, construcción frente a operación o remodelación), y si es aceptable contabilizar la reducción de emisiones fuera del sitio (por ejemplo, debido a la exportación de energía renovable) u otras reducciones externas contra las emisiones residuales de la casa para convertirla en una casa con cero emisiones netas. El proyecto climático legal de Chancery Lane ofrece 6 definiciones de vivienda o edificio con cero emisiones netas, [1] de las cuales 2 permiten explícitamente la inclusión de reducciones de emisiones fuera del sitio, a través de energías renovables fuera del sitio u otras compensaciones de carbono , y una es una definición de cero emisiones netas, que permite incluir la exportación de energía renovable neta. Algunas definiciones están en desacuerdo con el significado aparente de cero emisiones netas, y el gobierno del Reino Unido en un momento propuso definir una casa con cero emisiones netas como una con "una reducción del 70 por ciento en las emisiones de carbono en comparación con los estándares de 2006" [2] , es decir, por definición no literalmente cero, ya que permite hasta un 30% de emisiones convencionales.
Construcción vs. operación: Algunos ámbitos cubren sólo la operación, otros dan la opción de incluir también la construcción. [3] A los efectos de la política actual de reducción de emisiones, es más útil incluir la construcción y operación en el ámbito de los edificios nuevos, y la renovación y las emisiones operativas en el ámbito de los edificios existentes (ya que sus impactos de construcción no se pueden cambiar en retrospectiva). Para que una renovación sea realmente cero emisiones de carbono, el carbono incorporado debe "recuperarse" con las emisiones ahorradas por la casa dentro de un plazo relevante para la acción sobre el cambio climático (normalmente en unos pocos años), y dentro de la vida útil del equipo en cuestión. Cuando se construye una nueva casa cero emisiones de carbono, el carbono incorporado de todo el edificio debe considerarse y recuperarse. Como hay una cantidad sustancial de carbono incorporado en los materiales de construcción convencionales, como el ladrillo y el hormigón, una nueva casa cero emisiones de carbono es un desafío mayor que una modernización y es probable que necesite materiales más novedosos.
Otra forma en que una casa puede llegar a ser cero emisiones de carbono en su funcionamiento es simplemente que se alimente, caliente y enfríe únicamente mediante una red eléctrica cero emisiones de carbono. Si bien actualmente (2024) son pocos (por ejemplo, Islandia, Nepal [4] ), un número significativo de países tienen como objetivo redes eléctricas cero emisiones de carbono para 2035, entre ellos Austria, Bélgica, Canadá, Francia, Alemania, Luxemburgo, los Países Bajos, Suiza y el Reino Unido. [5]
Se requieren los siguientes cambios principales:
La mayoría de las casas convencionales en países donde se requiere calefacción utilizan combustibles fósiles o madera para calentar los espacios, calentar el agua y cocinar. Para lograr la neutralidad de carbono, estos sistemas de calefacción deben reemplazarse por métodos de calefacción de cero emisiones. Las principales opciones son:
Naturalmente, el coste de estas medidas para los hogares es un factor crítico. Como los sistemas convencionales se benefician de las economías de escala y las capacidades de instalación están ampliamente disponibles, las nuevas tecnologías de cero emisiones de carbono pueden tener un mayor coste de capital, aunque esto puede compensarse con menores costes operativos o ahorros de eficiencia, dependiendo de los costes relativos de la electricidad y los combustibles fósiles. Por este motivo, algunos gobiernos ofrecen a los hogares subvenciones o subsidios para sufragar el coste del cambio, por ejemplo, el Plan de Actualización de Calderas [12] en el Reino Unido, que ayuda a financiar las instalaciones de bombas de calor.
En casi todos los casos, la fuente renovable preferida para las viviendas es la energía solar fotovoltaica (FV). El uso de energía solar fotovoltaica se está volviendo rutinario en todo el mundo, ya que los costos de la energía solar han disminuido hasta convertirse en la fuente de electricidad más barata. [13] Los paneles solares generalmente se colocan en techos, cobertizos o en el suelo cerca de la casa, y son prácticos para casi todos los tamaños de vivienda y en la mayor parte del mundo. La única excepción pueden ser los pisos / apartamentos en áreas urbanas densas, que pueden carecer de techo o incluso de exposición al sol.
Para que una casa tenga cero emisiones de carbono, el tamaño y la capacidad de generación del sistema fotovoltaico deben coincidir con el consumo anual de la casa. Esto suele ser sencillo, incluso si la casa utiliza electricidad para calefacción, directamente o a través de una bomba de calor, o para refrigeración. En el caso de la refrigeración, la disponibilidad de energía solar se adaptará bastante bien a la demanda de refrigeración, pero no es el caso de 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 que sea cero emisiones netas, la exportación debe superar a la importación.
Las baterías domésticas se utilizan ampliamente con energía solar para generar electricidad por la noche o en condiciones de poca luz y para obtener ventajas económicas en lugares donde 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 microcentrales hidroeléctricas y las turbinas eólicas, pero el mayor tamaño de estos equipos los restringe a granjas o fincas 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 una vivienda con emisiones cero de carbono, siempre que la casa pueda cubrir su demanda de electricidad con energía renovable generada en el lugar. Sin embargo, una mayor eficiencia energética reduce la escala de generación renovable necesaria y el costo de la electricidad importada, y puede aumentar la comodidad al reducir las variaciones de temperatura. A nivel nacional/económico, una mayor eficiencia energética doméstica reduce la necesidad de infraestructura de generación y transmisión de red a gran escala y de importaciones de electricidad. Los principales enfoques de eficiencia energética son:
Aislamiento de edificios con tejido para reducir las necesidades de calefacción y refrigeración: los edificios existentes pueden reducir significativamente su consumo de energía aislando paredes, suelos y tejados, y con medidas relacionadas como la impermeabilización. Si bien algunas medidas, por ejemplo el aislamiento de buhardillas o áticos con lana de roca, son baratas y sencillas, otras, como el aislamiento de las paredes exteriores, son más molestas y caras. Los propietarios de viviendas deben realizar un análisis cuidadoso de los costes y beneficios en términos de ahorro en costes energéticos. En algunos países, el Estado apoya algunas medidas de aislamiento de viviendas.
Electrodomésticos y luces eficientes : permiten reducir el consumo de energía sin cambiar el comportamiento de los ocupantes. Por ejemplo, la iluminación LED moderna consume un 75% menos de electricidad que las bombillas incandescentes tradicionales . [14] Casi todos los electrodomésticos, incluidos los electrodomésticos, los ordenadores, los televisores y los frigoríficos, se han desarrollado para consumir menos electricidad, de modo que incluso desde 1995, cuando eran un producto maduro, se estima que los frigoríficos de la UE han reducido su consumo de energía en un 60%. [15] Pero los electrodomésticos más eficientes pueden ser más caros y a los consumidores les resulta difícil saber o calcular si los productos más eficientes merecen 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 la misma. Algunos comportamientos típicos son:
Un tema importante de debate en los círculos de vivienda es si la modernización debería centrarse en "la estructura primero": [16] 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. Los defensores sugieren que este enfoque es necesario para evitar sobredimensionar los sistemas de suministro de energía, como las bombas de calor, y para minimizar la demanda general de energía en la economía. Los oponentes de la estructura primero sugieren que las mejoras importantes en los edificios, como el aislamiento de paredes y pisos y las nuevas ventanas, son caras y disruptivas, y pueden disuadir a los residentes de tomar cualquier medida para llevar sus hogares hacia el 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 las facturas.
Hay dos áreas principales a tener en cuenta al diseñar y construir viviendas con cero emisiones de carbono:
Se requieren los mismos enfoques que se describen en la sección anterior y, por lo general, resulta más económico diseñar estas características en una casa desde el principio que construir una casa convencional y adaptarla posteriormente. Los enfoques de diseño clave incluyen:
Orientación de la casa : En climas más fríos, la casa debe estar orientada para aprovechar al máximo la calefacción solar activa (p. ej., la energía fotovoltaica) y pasiva. Esto implica hacer que los techos estén orientados 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 sombreado. En climas más cálidos, una casa puede estar orientada de norte a sur para minimizar la insolación en el mediodía y reducir la demanda de sobrecalentamiento y refrigeración, aunque tener un techo orientado al sur para la energía fotovoltaica sigue siendo una ventaja.
También se debe prestar atención a la distribución de las casas y a las características circundantes, como los árboles, para que los paneles solares domésticos no reciban sombra de los árboles ni de otras casas. Se debe evitar la tala de árboles para evitar la sombra, ya que es contraproducente en términos de carbono. Unir casas en forma de casas adosadas o 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 proporcionar sombra a las casas y las calles y reducir las necesidades de refrigeración.
Alto aislamiento y hermeticidad : esto se aplica a todos los elementos de la envoltura de un edificio, es decir, pisos, techos, paredes, ventanas y puertas. Los códigos y estándares de construcción en muchos países especifican los niveles de aislamiento requeridos por ley en edificios nuevos. Para una discusión de 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 carbono en funcionamiento si se vinculan con un suministro de energía apropiado. Pueden especificar uno o ambos rendimientos de los materiales, normalmente en términos del valor U de un material o materiales combinados, medido en vatios/m 2 /K, y/o el rendimiento general del edificio en kWh/m 2 /año. Por ejemplo, las regulaciones del Reino Unido especifican que las paredes deben ser <0,18 W/m 2 K. [17] Las tasas de consumo de energía de los edificios varían enormemente: las casas del Reino Unido utilizan 259 kWh/m 2 , mientras que las casas nuevas utilizan 100 kWh/m 2 . [18] Sin embargo, hay indicios de que es posible lograr un mejor rendimiento, con un logro de 50 kWh/m2 / año relativamente sencillo mediante una modernización. [19] Mientras tanto, el alto estándar Passivhaus no requiere más de 15 kWh/m2 [ 20] (solo para calefacción de espacios), lo cual es alcanzable, aunque actualmente se considera especializado y de alta gama.
La hermeticidad se refiere a minimizar las fugas de aire o corrientes de aire que entran y salen de un edificio. Si entra aire frío y/o sale aire caliente, aumentan las necesidades de calefacción (o refrigeración, en climas cálidos). La hermeticidad se mide en cambios de aire por hora o AC/H. Un ejemplo de un estándar alto de hermeticidad es el estándar PassivHaus , que requiere menos de 0,6 AC/H. También es necesario un nivel mínimo de cambios de aire, de modo que no se acumule aire húmedo y viciado, con impactos negativos en 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 tejado en lugar de montarse sobre materiales de techado convencionales como las tejas. Esto permite ahorrar en materiales de techado y puede mejorar la apariencia. Una casa también se puede diseñar para calefacción con bomba de calor, especificando calefacción por suelo radiante , que es el mejor emisor de calor para una bomba de calor: permite temperaturas de flujo más bajas que aumentan la eficiencia de la bomba de calor.
Ver Edificio Verde .
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 interiores y pueden provocar problemas respiratorios a los ocupantes. No solo se ve afectada la calidad del aire interior, sino también la calidad del aire exterior. Se ha observado que la contaminación de los edificios residenciales es responsable de unas 15.500 muertes al año solo en los Estados Unidos. [21] Reemplazar los electrodomésticos que funcionan con combustibles fósiles puede mejorar la calidad del aire interior y reducir los síntomas del asma en los niños hasta en un 42%, así como disminuir los riesgos de incendio en los hogares. [21]
Como se mencionó anteriormente, las casas energéticamente eficientes pueden permitir que los ocupantes ahorren en sus facturas de servicios públicos , ya sea reemplazando sus electrodomésticos por otros de bajo consumo o actualizando el aislamiento y la envoltura del edificio. Por cada dólar invertido en mejoras para crear una casa con cero emisiones de carbono, se ahorran aproximadamente dos dólares en generación de electricidad y costos de servicios públicos. [21]
Hoy en día es posible lograr viviendas con cero emisiones netas de carbono, incluso sin una importante modernización de la eficiencia energética, combinando tecnologías de bomba de calor y energía solar fotovoltaica. Por ejemplo, en el Reino Unido, la casa promedio usa 12.000 kWh al año para calefacción y 2.900 kWh al año para electrodomésticos. [22] El uso de una bomba de calor para suministrar esta cantidad de calor requerirá alrededor de 3.000 kWh (suponiendo un sCOP de 4). Esto da una demanda eléctrica total de 5.900 kWh al año, que puede ser suministrada por un sistema solar de aproximadamente 6,3 kW (cifras derivadas de la calculadora Energy Saving Trust en 2024 [23] ), que son aproximadamente 16 paneles. Este enfoque se basa en la red para suministrar energía en invierno y recibirla de vuelta en verano, ya que las baterías no pueden proporcionar almacenamiento de energía estacional. Un aislamiento adicional reduciría la demanda de calor y, por lo tanto, el tamaño del sistema solar necesario.
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