Líneas de acción para el diseño de herramientas de política pública contra la creciente demanda de energía para el enfriamiento de espacios en edificios

Las proyecciones no son alentadoras, más aun considerando que las condiciones climáticas arrojadas por los diversos escenarios marcan un claro aumento de las olas de calor que potenciarían esos mismos factores.

En el paper citado I.Camilioni (2012) se presentan resultados de estudios a partir del ensamble de varios modelos climáticos globales (Coupled Model Intercomparison Project, CMIP5) en el marco del Quinto Informe de Evaluación del IPCC, en el cual se consideran cuatro escenarios posibles con cuatro cortes temporales para describir las actividades antrópicas que actúan como forzantes para cambios en el clima futuro, tanto a nivel anual como estacional, para la ciudad de Buenos Aires. Los escenarios fueron nombrados de acuerdo con el forzamiento radiativo¹(w/m2) que producen y las concentraciones de CO2eq atmosférico (ppm). Para todos los casos se identifica un aumento de la temperatura media anual con magnitudes que se incrementan en los escenarios más extremos y la evolución temporal del índice noches cálidas con valores que duplican los registrados en el periodo de referencia.

Simultáneamente, las emisiones de CO2 por enfriamiento de espacios también se están expandiendo rápidamente: entre 1990 y 2018 se triplicaron a pesar de las mejoras en el rendimiento promedio de equipos de aire acondicionado (AA) y la intensidad de carbono del sector eléctrico (IEA, 2018, p. 11).

Esa tendencia se inscribe dentro de un sector de por sí fuertemente emisor de GEI: los edificios representan el 28 por ciento de emisiones mundiales de CO2 relacionadas con la energía (39 por ciento si se incluyen las emisiones provenientes de la industria de la construcción) (GABC2019b), y las emisiones indirectas (es decir, de la generación de energía para electricidad y calor) representan la mayor parte de las emisiones de CO2 relacionadas con la energía en el sector.

La oferta interna de energía primaria en Argentina está compuesta en un 89% por hidrocarburos (57% gas, 31% petróleo, 1% carbón). La generación térmica representa aproximadamente entre un 60% a un 65% del total de la electricidad generada (SE. BEN, 2018a) (SGAyDS, 2019). Los recursos energéticos están, mayoritariamente, localizados lejos de los centros de consumo, por lo que se necesita una gran infraestructura para abastecer la demanda.

De acuerdo con datos del Tercer Informe Bienal de Actualización para la República Argentina el 91% de la población es urbana, concentrándose el 32% del total de la población en el Área Metropolitana de Buenos Aires (AMBA) (SGAyDS, 2019). La Región Sur, correspondiente a la Patagonia argentina, presenta la mayor demanda de energía para acondicionamiento térmico interior por las condiciones invernales extremas. Por la duración y severidad de la época de invierno se requiere 4,5 veces más energía para calefaccionar una vivienda construida en Ushuaia comparativamente con la misma vivienda en Buenos Aires. Sin embargo, a pesar de que la región ocupa aproximadamente un 40% del territorio nacional, la densidad poblacional es muy baja: las cinco provincias que conforman la Patagonia reúnen solo el 5% de la población del país. La mayor parte de la población se encuentra en la región central, en torno a las zonas templadas correspondientes con regiones bioambientales III y IV (IRAM 11603).

Se concluye que si bien la inversión en mejoras de envolvente térmica en las zonas bioclimáticas de clima frío y muy frío logran mayores beneficios en el ahorro de energía para calefacción, las mejoras de este tipo en zonas de clima cálido y templado alcanzan a una mayor proporción de la población, además de sus beneficios sociales relacionados, por mejorar las condiciones de confort en verano.

Nuevas pautas de consumo y estándares de confort térmico

En los últimos años ha habido una gran transformación en relación con las pautas generales de consumo y estándares de confort térmico, acompañadas por notables y rápidas transformaciones tecnológicas. El avance en las tecnologías de calefacción, ventilación y aire acondicionado(HVAC, por sus siglas en inglés) y la abundante oferta en el mercado favoreció la baja de los costos poniendo a disposición masiva una serie de artefactos que, si bien son altamente eficientes y presentan un coeficiente de rendimiento (COP, por sus siglas en inglés) que arranca en 2.5, consumen hasta 10 veces más que los sistemas pretéritos, que proponían una sensación de confort térmico mediante ventilación, es decir, a través del movimiento forzado del aire. Los ventiladores no enfrían el aire, pero producen una sensación de refrescamiento equivalente a la disminución de 2°C de temperatura, incrementando la evaporación de la humedad en la piel (transpiración), por lo tanto, resultan un recurso especialmente valioso, ya que logran consumir hasta un 90% menos de energía que los equipos de AA.

El notable avance en las tecnologías de AA, que mejora sustancialmente las condiciones de confort interior en edificios, constituye un claro ejemplo de la llamada paradoja de Jevons o efecto rebote, el cual dice formalmente que mejorar la eficiencia disminuye el consumo instantáneo, pero incrementa el uso del modelo provocando finalmente un aumento del consumo global.

Expresión matemática de la paradoja de Jevons:

Para una unidad, si Ef > Ei entonces Cf < Ci

Pero puesto que Nf >> Ni, entonces globalmente Ci . Ei . Ni < Cf . Ef . Nf

Según el último relevamiento realizado por la IEA (2019), la variación en el uso global de vectores energéticos en edificios se debe en parte al cambio en el uso final de energía, con un crecimiento de la demanda de electricidad en edificios impulsado principalmente por la refrigeración de espacios y un incremento del consumo de energía en electrodomésticos. El uso de energía para refrigeración de espacios AA aumentó en todo el mundo en más del 20% entre 2010 y 2017, mientras que la demanda de electricidad de electrodomésticos creció un 18% y la calefacción de espacios disminuyó alrededor de un 4%.

La herramienta Ecotect Analysis constituye uno de entre varios soportes para proyectar arquitectura a partir de datos climáticos, dispone de archivos del clima de la Ciudad de Buenos Aires, enseña promedios mensuales de temperaturas en grados Celsius y la irradiancia solar en W/m2, al igual que una franja de confort térmico para todo el año. Como se ve en la Fig. 6, en los meses de noviembre, diciembre, enero, febrero y marzo en la ciudad de Buenos Aires la temperatura de bulbo seco alcanza valores superiores a la temperatura máxima definida como límite de confort (24°C), combinada con altos valores de humedad relativa con promedios superiores al 70%, por lo tanto, evitar el sobrecalentamiento en el interior de los locales en estos meses se torna fundamental.

Geometría solar AMBA

Figura 5: En la herramienta Ecotect Analysis - Weather Tool, con archivos de clima de la ciudad de Buenos Aires, la gráfica muestra promedios mensuales de temperatura en ºC e incidencia de irradiancia solar W/m2 en superficies. Asimismo se define una franja de confort térmico para todo el año. Se visualizan mayormente entre noviembre y marzo temperaturas por encima de la zona de confort con altos valores de radiación directa

La intensidad de la radiación solar se incrementa desde la salida del sol hasta el mediodía cuando éste se posiciona en el norte y a mayor altura, aumentando la temperatura del aire. Sin embargo, la temperatura máxima se registra más tarde debido a la capacidad térmica de la tierra, que sigue “absorbiendo” calor durante las primeras horas de la tarde. La carta muestra que poco después del mediodía, a las 14:30 hs, el sol se posiciona sobre el cuadrante oeste, con ángulos solares cada vez más bajos. Esta situación requiere un tratamiento especial en las cubiertas y en las caras de edificios expuestas a esa orientación (O - SO), dado que el sobrecalentamiento como consecuencia de esa radiación aumenta notablemente el uso de energía para refrigeración. Tal es así que en ese horario se registra el pico de demanda eléctrica en verano. Por otro lado, a partir de ese honorario comienza la franja horaria coincidente con el retorno de la jornada laboral, lo cual suele generar una demanda masiva de forma simultánea.

Si bien existen leyes y reglamentaciones que se proponen “establecer las condiciones de acondicionamiento térmico exigibles en la construcción de edificios” con el fin de “racionalizar” el uso de la energía para disminuir “el impacto ambiental” y mejorar “la calidad de vida de la población” (ley Provincia de Bs.As. 13.059/2010 o ley CABA 4458/2012), la informalidad en el sector de la construcción, los mayores costos y la dificultad en el seguimiento para que se apliquen las normas vigentes hacen que establecer nuevos estándares resulte complejo, reclamando procesos de innovación en materia de política pública para el desarrollo sostenible.

Esta falta de regularización se inscribe en un contexto global también complejo: la superficie construida de edificios en todo el mundo ha aumentado en un 65% entre 2000 y 2018. Sin embargo, el uso promedio de energía por m2 ha disminuido solo en un 25%, lo que significa que el progreso en materia de eficiencia energética no compensó el crecimiento de la población y de la superficie construida. De acuerdo con datos de la GABC (2019), se espera que la superficie global construida se duplique para 2060, impulsando aún más la demanda de energía y las emisiones de GEI relacionadas con la construcción. El mismo informe revela que el desarrollo de mejoras en el rendimiento de las envolventes térmicas de los edificios es fundamental para lograr el Escenario de Desarrollo Sostenible (SDS por sus siglas en inglés), pero la mayoría de los países aún no las han convertido en una prioridad política explícita.

Es de amplio conocimiento que Argentina tiene notables ventajas en cuanto a recursos para favorecer la generación de energía eléctrica con fuentes renovables, tanto debido al fuerte potencial solar en el noroeste como al claro recurso eólico en la zona terrestre y offshore de la Patagonia, recursos biomasicos, gases de vertedero, gases de plantas de depuración y biogás para generación térmica y potencial para pequeños aprovechamientos hidroeléctricos. El “Régimen de Fomento Nacional para el Uso de Fuentes Renovables de Energía Destinada a la Producción de Energía Eléctrica” (Ley 26.190) y el “Régimen de fomento a la generación distribuida de energía renovable integrada a la red eléctrica pública” (ley 27.424) establecen un marco de promoción y regulatorio nacional que actúa en favor de esas acciones.

El principal aspecto de la ley 26.190, es que introdujo por primera vez como política de acceso un objetivo: la contribución de las ER al consumo de energía eléctrica nacional debería ser del 8% en 2016. Lejos de cumplirse el objetivo de la ley promulgada en 2006 y modificaciones ley 27.191/15, la baja penetración actual de las ER se debe según numerosos autores a dificultades relacionadas con las condiciones de entorno como: la calidad institucional y el cumplimiento de las normas regulatorias, la capacidad de adaptación del país a nuevas tecnologías, el acceso al financiamiento, y el conocimiento tecnológico y capital humano, entre otras características.

Incremento de soluciones basadas en la naturaleza

- Layers vivos: Capas verdes y cubiertas verdes para contribuir con el ambiente urbano mediante el sostenimiento ecológico en grandes ciudades. Las capas y cubiertas favorecen la aislación térmica del edificio en cuestión, reduciendo la demanda interior de energía y contribuyen con:

Es decir, los beneficios de estas incorporaciones son tanto para el edificio en sí mismo como para el ambiente urbano inmediato.

Huella hídrica

Otro aporte no menor consistiría en abordar la acuciante problemática del agua Favorecer el desarrollo de sistemas de acumulación común en edificios multifamiliares para utilizar el condensado de bombas de calor junto con la recolección de agua de lluvia en una reserva para uso en inodoros y limpieza de veredas colaboraría con la reducción del volumen de aguas residuales y de energía destinada a bombeo e impulsión.

Una posible estrategia a nivel local, para evitar la futura ampliación de la potencia instalada para generación eléctrica ante la demanda en rápido crecimiento, podría basarse en facilitar desde el sector público la adquisición de tecnologías más eficientes ofreciendo por ejemplo opciones de financiamiento sobre la demanda como ser un plan de re-conversión y reposición de unidades existentes por tecnologías más actuales como los inverter o SEERs superiores. Esto aportaría un beneficio extendido, dado que la tecnología está siendo usada de manera creciente tanto para ciclos de refrigeración en verano como de calefacción en invierno, mejorando asimismo tanto las condiciones de habitabilidad como la economía familiar para los casos residenciales. Un plan de dichas características debería ser abordado desde ya desde una perspectiva de Ciclo de Vida (ACV), planificando muy bien el tratamiento de descarte y deshechos en el marco de la enmienda de Kigali y el Protocolo de Montreal.

Se proponen entonces como ejes fundamentales la necesidad de otorgar visibilidad a la problemática e instalar pautas de uso racional y eficiente de recursos y energía; la reducción del consumo mediante estrategias pasivas y sistemas activos eficientes que generen una disminución de la demanda hasta lograrse una transición más equilibrada hacia la generación de energía con recursos renovables; y modelos descentralizados que bajen la intensidad de carbono de la industria energética.

Asimismo, se plantea la incorporación de procesos de innovación a partir de métricas e indicadores de sustentabilidad consistentes, útiles para la difusión de la información acerca del consumo en edificios; la tracción en el mercado local para impulsar sistemas pasivos con uso de baja tecnología y soluciones basadas en la naturaleza. En este sentido, se señala que resulta decisivo alimentar procesos de I+D para lograr una transferencia mas ágil al sector socio-productivo; generar incentivos y movilizar fondos para del desarrollo endógeno; dotar de profesionalización y formalidad al espacio que brinda productos en las tres esferas (diseño, desarrollo de materiales y construcción y uso u operación) y profesionalizar un área que brinde modelos cuantitativos que permitan desarrollos clara y comprobablemente acordes con un modelo de desarrollo sostenible local en el amplio mercado de la construcción y operación de edificios.