La demanda de aire acondicionado está aumentando, pero suministrar la electricidad necesaria sin incrementar las emisiones de carbono será un enorme desafío.
La tecnología, unas políticas sensatas y los cambios en el comportamiento de los consumidores pueden contribuir de manera importante.
La refrigeración es la nueva calefacción. El crecimiento de la población y el aumento de los ingresos en los países donde se necesita refrigeración se combinan con el cambio climático para provocar cambios en la demanda.
En un artículo de Energy Policy sobre la modelización de la demanda energética residencial en el contexto del cambio climático, expertos de la Agencia de Evaluación Ambiental de los Países Bajos predijeron que la demanda mundial de energía para calefacción aumentará hasta 2030 y luego se estabilizará. En cambio, esperan que la demanda de energía para aire acondicionado aumente rápidamente hasta 2100 y supere la demanda de energía para calefacción a mediados de este siglo.
¿Cuál es la situación actual? Según una actualización reciente de la Agencia Internacional de la Energía (AIE), hay unos 2.000 millones de aparatos de aire acondicionado en funcionamiento en todo el mundo, principalmente en edificios residenciales. Estos aparatos están convirtiendo la refrigeración de espacios en el principal motor del aumento de la demanda de electricidad en los edificios y de la nueva capacidad necesaria para cubrir los picos de demanda eléctrica. El informe Cooling de la AIE señala que este tipo de consumo es el uso final de energía que más rápido crece en los edificios; en 2019, la demanda de energía para refrigerar espacios —que ya se había más que triplicado desde 1990— causó emisiones de alrededor de una gigatonelada de CO2 y representó casi el 8,5% del consumo final total de electricidad.
Está previsto que estas cifras aumenten. En 2015, la Administración de Información Energética de Estados Unidos informó que el 87% de los hogares del país ya utilizaba aire acondicionado. En cambio, la AIE afirma que solo el 10% de la población mundial posee un aparato de aire acondicionado, aunque el 35% de las personas del mundo vive en países donde la temperatura media diaria supera los 25 °C. Está claro que existe una demanda latente considerable entre las personas de todo el mundo que aún no cuentan con los recursos económicos o el suministro eléctrico estable necesarios para refrescarse.
Impedir que las personas refrigeren alimentos o mantengan la temperatura de sus hogares dentro de un rango favorable para su salud no puede ser la solución, pero incluso suministrar la electricidad necesaria a todos estos nuevos consumidores será un desafío enorme. Y, una vez que empecemos a satisfacer la demanda, el mundo realmente no tiene un plan para cubrir estas necesidades de consumo de una manera que no imponga una carga adicional enorme al medio ambiente.
Las nuevas tecnologías, las medidas gubernamentales y nuestro comportamiento como consumidores pueden contribuir de manera importante. Veo tres pasos para lograr un uso más sostenible de la energía en la refrigeración.
1. Usar el acoplamiento sectorial para aumentar la proporción de energía renovable
El acoplamiento sectorial busca descarbonizar todo el sistema energético transfiriendo energía renovable del sector eléctrico a otros sectores. Este enfoque integrado convertiría la electricidad en la columna vertebral de nuestro suministro energético futuro.
En el propio sector eléctrico, enormes inversiones han aumentado la proporción mundial de electricidad generada a partir de fuentes renovables a más del 20% en 2019. Por desgracia, estos avances positivos tuvieron poco impacto en las emisiones mundiales de carbono. ¿Por qué? Aproximadamente, el 60% de las emisiones mundiales de carbono proviene de usos distintos de la generación de electricidad.
La mayoría de las emisiones proviene del transporte, los edificios, la industria, la calefacción y la refrigeración. En comparación con el sector eléctrico, hasta ahora se ha avanzado muy poco en la descarbonización de estos sectores.
Ahora necesitamos un enfoque integrado para descarbonizar todos los sectores de la economía: un modelo general que cuente con todo el respaldo de los responsables políticos. Como parte fundamental de la transición energética, el acoplamiento sectorial es precisamente ese enfoque.
Vincular los sectores requiere dos pasos. Primero debemos aumentar la electrificación directa de otros sectores importantes; luego, debemos proporcionarles energía renovable en una forma adecuada.
La tecnología de acoplamiento sectorial más prometedora se denomina «power-to-X». Este enfoque comprende métodos para convertir la energía eléctrica de fuentes renovables en fuentes de energía química líquidas o gaseosas mediante electrólisis y procesos de síntesis posteriores. Con power-to-X, se utiliza corriente eléctrica para dividir el agua en oxígeno e hidrógeno sin generar emisiones de carbono. Como tecnología clave para la transición energética, el hidrógeno puede almacenarse, procesarse o consumirse de muchas maneras; por ejemplo, para hacer funcionar sistemas de aire acondicionado con electricidad verde.
2. Digitalizarse para ganar eficiencia
Además de sustituir los hidrocarburos por fuentes de energía renovable, las medidas de eficiencia energética basadas en datos pueden ayudar a reducir la demanda tanto de calefacción como de refrigeración.
Entre las áreas en las que pueden aplicarse estas medidas para aumentar la eficiencia de los edificios, la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA) señala «técnicas avanzadas de construcción y diseño, mejor aislamiento y mejor información y control del consumo energético mediante termostatos inteligentes». En las aplicaciones industriales, IRENA ve potencial en tecnologías como las unidades de cogeneración de calor y electricidad (CHP), así como en soluciones de gestión energética.
Para aumentar la eficiencia, también conviene considerar el conjunto de manera integral y contemplar los elementos individuales como un solo sistema. Por ejemplo, adoptar un enfoque combinado para los sistemas de enfriamiento de agua y distribución de aire utilizados para refrigerar edificios puede ahorrar mucha energía.
Las aplicaciones industriales de los sistemas de agua enfriada suelen reducir el consumo de energía entre un 20% y un 50%; el rendimiento total medido de los sistemas de agua enfriada puede descender hasta apenas 0,33 kW/tonelada. De este modo, el Fred Hutchinson Cancer Research Center de Seattle, Washington, mejoró enormemente el rendimiento y la eficiencia energética de su edificio y ahorró alrededor de 1,5 millones de dólares en costos de energía durante 13 años.
Otra forma eficaz de aprovechar los datos es usar gemelos digitales para mejorar la eficiencia energética de los edificios nuevos. Las simulaciones digitales pueden servir para maximizar la refrigeración pasiva en el diseño, incluida la ventilación natural y la ventilación cruzada mediante la ubicación de ventanas, celosías, muros laterales y chimeneas solares. También se pueden simular distintos materiales, como encofrados aislantes de hormigón (ICF) o pintura reflectante solar. Los ICF ofrecen una alta eficiencia térmica y limitan la infiltración de aire, lo que reduce el consumo de refrigeración alrededor de un 30%. Las pinturas reflectantes solares pueden aplicarse al exterior de los edificios para ayudar a reducir la absorción de energía solar y mejorar su rendimiento energético. Una pintura con un índice de reflectancia solar superior a 80 puede reducir el consumo de refrigeración hasta un 20%, además de mitigar el efecto de isla de calor urbana.
Además de visualizar todos los datos geométricos de cada elemento de un edificio, los gemelos digitales pueden incluir calendarios, presupuestos y datos sobre la demanda energética, la iluminación, la protección contra incendios y las operaciones del edificio. Como resultado, es posible optimizar el impacto climático futuro de un edificio antes de iniciar su construcción.
Además, los gemelos digitales pueden seguir recopilando datos durante toda la vida operativa de un edificio. Los resultados ofrecen información útil sobre las tensiones físicas, los componentes averiados y el uso del edificio, lo que permite a los responsables de las instalaciones reducir los costos de mantenimiento y mantener las operaciones en marcha sin contratiempos mediante una mejor planificación de las intervenciones.
Estos datos no solo respaldan la optimización durante las operaciones, sino que también ayudan a diseñadores, arquitectos e ingenieros a preparar la próxima generación de edificios. Este trabajo de desarrollo busca crear un ciclo cerrado que conecte el mundo virtual de la planificación con el rendimiento real de un edificio.
3. Ajustar el termostato: salvar el planeta
Si no queremos que la refrigeración se enfrente a los mismos problemas que la calefacción, debemos preguntarnos cómo conservar los recursos utilizando los sistemas de refrigeración de manera eficiente. Para ello, necesitamos que los líderes políticos pongan en marcha un nuevo enfoque del suministro energético que integre todos los sectores en un sistema holístico. También necesitamos que la industria siga invirtiendo en mejorar la eficiencia energética y en emplear soluciones digitales innovadoras, como los gemelos digitales.
Pero cada uno de nosotros también puede hacer una contribución importante como individuo sin mucho esfuerzo. Basta con subir el ajuste del termostato para permitir una temperatura ligeramente más alta durante los meses de verano o sustituir el aire acondicionado por un ventilador en los días no demasiado calurosos. Pregúntate: ¿realmente importa un grado de refrigeración? Alrededor del 30% de la energía que consumimos en nuestros hogares se destina a calefacción o refrigeración. En algunos países —por ejemplo, en Estados Unidos—, la proporción supera la mitad.
Según el proyecto SmarterHouse del Consejo Estadounidense para una Economía Energéticamente Eficiente, podemos ahorrar entre un 3% y un 5% en costos de aire acondicionado por cada grado Fahrenheit (o por cada 0,56 grados Celsius) que subamos el termostato. No hace falta decir que reducir nuestro consumo de energía de esta manera servirá para mucho más que ahorrar dinero.
Así que este verano, ajusta el termostato y ayuda a salvar el planeta.
