Las edificaciones son elementos clave en la lucha por reducir el consumo energético y promover fuentes de energía limpias. Representan aproximadamente el 30% del consumo energético final a nivel global y más de la mitad de la demanda eléctrica final. Con la rápida expansión del sector, especialmente en economías en desarrollo, la necesidad de expandir el acceso a la electricidad y el aumento en el uso de electrodomésticos, como aires acondicionados, ha impulsado el consumo energético. Sin embargo, con un mayor enfoque en políticas de eficiencia energética, el consumo energético del sector podría reducirse significativamente, manteniendo o incluso mejorando la calidad de los servicios energéticos prestados.
Flexibilidad energética en edificaciones
La adopción de tecnologías que permitan a los edificios utilizar la energía de manera más flexible a lo largo del día podría desbloquear aún más beneficios. Cuando los edificios y las redes pueden comunicarse entre sí, se puede mitigar el estrés durante los picos de demanda y suavizar los picos en el consumo de energía. A medida que aumenta la superficie construida a nivel mundial, priorizar tanto la eficiencia como la flexibilidad es crucial para la seguridad y sostenibilidad del sistema energético mundial.
Los edificios están consumiendo más energía a medida que aumenta la actividad económica y se expande la electrificación, con un mayor número de vehículos eléctricos cargándose en garajes. En 2023, los automóviles eléctricos representaron una de cada cinco ventas de vehículos a nivel global. Actualmente, la mayoría de la carga de vehículos eléctricos se realiza en residencias y lugares de trabajo.
La adopción de estas tecnologías es crucial para lograr emisiones netas cero del sector energético para 2050 y limitar el calentamiento global al objetivo del Acuerdo de París de 1,5 °C, sin embargo, también está aumentando la demanda de electricidad.
Para 2050, se estima que la propiedad de aires acondicionados en India aumentará diez veces, lo que llevará a un aumento de seis veces en la demanda máxima de electricidad en los edificios. Este aumento podría reducirse a la mitad con la adopción generalizada de diseños de edificios más eficientes y estándares mínimos de rendimiento energético más estrictos para electrodomésticos.
Al mismo tiempo, el despliegue de energía eólica y solar se está acelerando a nivel mundial, ya que los países buscan aumentar la seguridad energética y descarbonizar sus sistemas energéticos, lo que hace que el suministro de electricidad dependa mucho más del clima. Los excedentes a nivel del sistema y los períodos de menor generación se volverán más frecuentes debido a las variaciones diarias y estacionales en la generación de energía renovable. Una mayor flexibilidad será esencial para gestionar estas fluctuaciones.
Edificios: Parte de la Solución
Los edificios mismos también pueden ser parte de la solución. Para aprovechar este potencial, los edificios necesitan volverse más eficientes e interactivos con la red. La eficiencia energética debe ser lo primero, pueden estar equipados con sistemas de energía solar fotovoltaica para producir electricidad renovable y almacenamiento de energía para retener el exceso de suministro hasta que sea necesario. Luego, para facilitar la interacción con las redes, los sensores inteligentes, los controles, las analíticas inteligentes y otras soluciones digitales pueden integrarse con los sistemas de gestión de energía de los edificios o directamente con el equipo.
Los consumidores se benefician de una mayor flexibilidad. Al aprovechar las tarifas de electricidad por tiempo de uso, por ejemplo, pueden cambiar el uso de energía a horas fuera de pico cuando la electricidad es más barata, operando de manera flexible cargadores de vehículos eléctricos, calentadores de agua y otros electrodomésticos de acuerdo con las necesidades de la red y las señales de precios. A medida que se incorporan mayores volúmenes de energía solar fotovoltaica en la red, esto podría significar usar más energía durante el día. Estas medidas de respuesta a la demanda pueden reducir las facturas de electricidad de los hogares entre un 7% y un 12% para 2050 en economías avanzadas, y casi un 20% en economías de mercados emergentes y en desarrollo, según análisis de la AIE (International Energy Agency).
Comunicación entre Edificaciones y Redes
Para 2030, se estima que el número de medidores inteligentes y otros dispositivos conectados con controles y sensores automatizados en edificios casi se duplicará con respecto a los niveles actuales.
En Reino Unido se ha desarrollado estándares para interfaces de comunicaciones inteligentes para electrodomésticos que pueden recibir instrucciones relacionadas con el uso de energía de otros dispositivos conectados en redes. Australia ha introducido un dispositivo que permite la respuesta a la demanda, una interfaz para ajustar el uso de energía de los electrodomésticos según las señales de la red.
A nivel de edificio, los sistemas de gestión energética y automatización también pueden proporcionar control supervisor de electrodomésticos inteligentes, cargadores inteligentes para vehículos eléctricos, generación de electricidad solar en el lugar y almacenamiento. Los protocolos de comunicación abiertos, o reglas y estándares universalmente accesibles que rigen cómo diferentes dispositivos y sistemas intercambian información, pueden ayudar a establecer la interoperabilidad y el control automatizado, ayudando a gestionar las fluctuaciones de voltaje y calidad que pueden ser desencadenadas por la integración de recursos energéticos distribuidos.
Impacto en el ambiente y economía
Una mayor interacción entre edificios y redes podría resultar en reducciones significativas en la demanda de energía, las emisiones de dióxido de carbono (CO2) y los costos del sistema eléctrico. En Estados Unidos, un análisis gubernamental encontró que la adopción generalizada de edificios eficientes e interactivos con la red a nivel nacional podría reducir la demanda de energía en 116 gigavatios (GW) durante las horas pico, equivalente a la producción de más de 200 grandes centrales eléctricas. También reduciría las emisiones de CO2 en 80 millones de toneladas por año para 2030 y ahorraría entre USD 100 mil millones y USD 200 mil millones a los sistemas eléctricos en las próximas dos décadas.
Un proyecto de demostración en un bloque de apartamentos en Escocia en 2020 y 2021 aprovechó la flexibilidad para ofrecer reducciones en las emisiones de CO2 interrumpiendo la calefacción en intervalos de cinco a diez minutos en los hogares participantes. Los participantes no informaron impacto en su confort térmico. En un vecindario inteligente en el estado de Alabama, Estados Unidos, una microrred local se comunica con sistemas de calefacción y aire acondicionado en hogares eficientes para determinar la forma optimizada de usar, generar y almacenar electricidad generada por energía solar. La combinación de mayor eficiencia y esta flexibilidad ha resultado en ahorros energéticos del 35% al 45% en comparación con hogares similares que no tienen esta capacidad.
Desbloquear la eficiencia y flexibilidad en los edificios para respaldar los sistemas energéticos del futuro implica implementar políticas que fomenten la adopción de edificios eficientes e interactivos con la red. Esto incluye la integración de sensores y controles inteligentes en la gestión energética de los edificios y la promoción de la participación de los electrodomésticos en la respuesta a la demanda, así como la adopción de protocolos de comunicación abiertos en los nuevos edificios.
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