Uso eficiente de la energía - Efficient energy use

Intensidad energética de las economías (1990 a 2015): la intensidad energética es una indicación de cuánta energía se utiliza para producir una unidad de producción económica. Una relación más baja indica que se utiliza menos energía para producir una unidad de producción.

El uso eficiente de la energía , a veces llamado simplemente eficiencia energética , es el objetivo de reducir la cantidad de energía necesaria para proporcionar productos y servicios y también puede reducir los efectos de la contaminación del aire. Por ejemplo, aislar un edificio le permite utilizar menos energía de calefacción y refrigeración para lograr y mantener un confort térmico . La instalación de bombillas de diodos emisores de luz , iluminación fluorescente o tragaluces naturales reduce la cantidad de energía necesaria para alcanzar el mismo nivel de iluminación en comparación con el uso de bombillas incandescentes tradicionales . Las mejoras en la eficiencia energética se logran generalmente mediante la adopción de una tecnología o un proceso de producción más eficiente o mediante la aplicación de métodos comúnmente aceptados para reducir las pérdidas de energía.

Hay muchas motivaciones para mejorar la eficiencia energética. La disminución del uso de energía reduce los costos de energía y puede resultar en un ahorro de costos financieros para los consumidores si los ahorros de energía compensan cualquier costo adicional de implementar una tecnología de eficiencia energética. La reducción del uso de energía también se considera una solución al problema de minimizar las emisiones de gases de efecto invernadero . Según la Agencia Internacional de Energía , la mejora de la eficiencia energética en los edificios , los procesos industriales y el transporte podría reducir las necesidades energéticas del mundo en 2050 en un tercio y ayudar a controlar las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Otra solución importante es eliminar los subsidios a la energía dirigidos por el gobierno que promueven un alto consumo de energía y un uso ineficiente de la energía en más de la mitad de los países del mundo.

Se dice que la eficiencia energética y la energía renovable son los pilares gemelos de la política de energía sostenible y son altas prioridades en la jerarquía de energía sostenible . En muchos países también se considera que la eficiencia energética tiene un beneficio para la seguridad nacional porque puede utilizarse para reducir el nivel de importaciones de energía de países extranjeros y puede ralentizar el ritmo al que se agotan los recursos energéticos nacionales.

Visión general

Red eléctrica simplificada con almacenamiento de energía

La eficiencia energética ha demostrado ser una estrategia rentable para construir economías sin necesariamente aumentar el consumo de energía . Por ejemplo, el estado de California comenzó a implementar medidas de eficiencia energética a mediados de la década de 1970, incluido el código de construcción y los estándares de electrodomésticos con estrictos requisitos de eficiencia. Durante los años siguientes, el consumo de energía de California se ha mantenido aproximadamente estable sobre una base per cápita, mientras que el consumo nacional de EE. UU. Se duplicó. Como parte de su estrategia, California implementó una "orden de carga" para los nuevos recursos energéticos que pone la eficiencia energética en primer lugar, los suministros de electricidad renovable en segundo lugar y las nuevas plantas de energía de combustión fósil en último lugar. Estados como Connecticut y Nueva York han creado Bancos Verdes cuasi públicos para ayudar a los propietarios de edificios residenciales y comerciales a financiar mejoras de eficiencia energética que reducen las emisiones y reducen los costos de energía de los consumidores.

Lovin's Rocky Mountain Institute señala que en entornos industriales, "existen abundantes oportunidades para ahorrar entre el 70% y el 90% de la energía y el costo de los sistemas de iluminación, ventiladores y bombas; 50% para motores eléctricos; y 60% en áreas como calefacción, refrigeración, equipos de oficina y electrodomésticos ". En general, hasta el 75% de la electricidad que se usa en los EE. UU. Hoy en día podría ahorrarse con medidas de eficiencia que cuestan menos que la electricidad en sí, lo mismo ocurre con los entornos domésticos. El Departamento de Energía de EE. UU. Ha declarado que existe un potencial de ahorro de energía en la magnitud de 90 mil millones de kWh al aumentar la eficiencia energética del hogar.

Otros estudios han enfatizado esto. Un informe publicado en 2006 por el McKinsey Global Institute afirmó que "existen suficientes oportunidades económicamente viables para mejorar la productividad energética que podrían mantener el crecimiento de la demanda energética mundial en menos del 1% anual", menos de la mitad del promedio del 2,2%. crecimiento anticipado hasta 2020 en un escenario de negocios como siempre. La productividad energética, que mide la producción y la calidad de los bienes y servicios por unidad de entrada de energía, puede provenir de la reducción de la cantidad de energía necesaria para producir algo o del aumento de la cantidad o calidad de los bienes y servicios a partir de la misma cantidad de energía. .

El Informe 2007 de las Conversaciones sobre el Cambio Climático de Viena , bajo los auspicios de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático , muestra claramente "que la eficiencia energética puede lograr reducciones reales de emisiones a bajo costo".

Las normas internacionales ISO  17743 e ISO  17742 proporcionan una metodología documentada para calcular e informar sobre el ahorro de energía y la eficiencia energética para países y ciudades.

La intensidad energética de un país o región, la relación entre el uso de energía y el Producto Interno Bruto o alguna otra medida de la producción económica ", difiere de su eficiencia energética. La intensidad energética se ve afectada por el clima, la estructura económica (por ejemplo, los servicios frente a las manufacturas), el comercio , así como la eficiencia energética de edificios, vehículos e industria.

Beneficios

Desde el punto de vista de un consumidor de energía, la principal motivación de la eficiencia energética es a menudo simplemente ahorrar dinero reduciendo el costo de compra de energía. Además, desde el punto de vista de la política energética , ha habido una larga tendencia a un reconocimiento más amplio de la eficiencia energética como el "primer combustible", es decir, la capacidad de reemplazar o evitar el consumo de combustibles reales. De hecho, la Agencia Internacional de la Energía ha calculado que la aplicación de medidas de eficiencia energética en los años 1974-2010 ha logrado evitar un mayor consumo de energía en sus estados miembros que el consumo de cualquier combustible en particular, incluidos el petróleo, el carbón y el gas natural.

Además, se ha reconocido desde hace mucho tiempo que la eficiencia energética aporta otros beneficios adicionales a la reducción del consumo de energía. Algunas estimaciones del valor de estos otros beneficios, a menudo denominados beneficios múltiples, cobeneficios, beneficios auxiliares o beneficios no energéticos, han puesto su valor sumado incluso más alto que el de los beneficios energéticos directos. Estos múltiples beneficios de la eficiencia energética incluyen aspectos como la reducción del impacto del cambio climático, la reducción de la contaminación del aire y la mejora de la salud, la mejora de las condiciones interiores, la mejora de la seguridad energética y la reducción del riesgo de precio para los consumidores de energía. Se han desarrollado métodos para calcular el valor monetario de estos múltiples beneficios, incluido, por ejemplo, el método experimental de elección para mejoras que tienen un componente subjetivo (como la estética o la comodidad) y el método Tuominen-Seppänen para la reducción del riesgo de precios. Cuando se incluye en el análisis, se puede demostrar que el beneficio económico de las inversiones en eficiencia energética es significativamente mayor que simplemente el valor de la energía ahorrada.

Accesorios

Los electrodomésticos modernos, como congeladores , hornos , estufas , lavavajillas , lavadoras y secadoras de ropa, consumen mucha menos energía que los electrodomésticos más antiguos. La instalación de un tendedero reducirá significativamente el consumo de energía, ya que su secadora se utilizará menos. Los refrigeradores energéticamente eficientes actuales, por ejemplo, utilizan un 40 por ciento menos de energía que los modelos convencionales en 2001. Después de esto, si todos los hogares en Europa cambiaran sus electrodomésticos de más de diez años por otros nuevos, se obtendrían 20 mil millones de kWh de electricidad. ahorrado anualmente, reduciendo así las emisiones de CO 2 en casi 18 mil millones de kg. En los EE. UU., Las cifras correspondientes serían 17 mil millones de kWh de electricidad y 27,000,000,000 lb (1.2 × 10 10  kg) de CO 2 . Según un estudio de 2009 de McKinsey & Company, el reemplazo de electrodomésticos viejos es una de las medidas globales más eficientes para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Los sistemas modernos de administración de energía también reducen el uso de energía de los electrodomésticos inactivos al apagarlos o ponerlos en un modo de bajo consumo después de un cierto tiempo. Muchos países identifican aparatos de bajo consumo energético mediante el etiquetado de insumos energéticos .

El impacto de la eficiencia energética en los picos de demanda depende de cuándo se utiliza el aparato. Por ejemplo, un acondicionador de aire usa más energía durante la tarde cuando hace calor. Por lo tanto, un acondicionador de aire energéticamente eficiente tendrá un impacto mayor en la demanda pico que en la demanda fuera de horario pico. Un lavavajillas de bajo consumo, por otro lado, usa más energía durante la noche cuando la gente lava sus platos. Este aparato puede tener poco o ningún impacto en los picos de demanda.

Diseño de construcción

Recibiendo una calificación de oro por diseño energético y ambiental en septiembre de 2011, el Empire State Building es el edificio con certificación LEED más alto y más grande de los Estados Unidos y el hemisferio occidental, aunque probablemente será superado por el One World Trade Center de Nueva York .

Los edificios son un campo importante para las mejoras de la eficiencia energética en todo el mundo debido a su papel como un importante consumidor de energía. Sin embargo, la cuestión del uso de energía en los edificios no es sencilla, ya que las condiciones interiores que se pueden lograr con el uso de energía varían mucho. Las medidas que mantienen cómodos los edificios, iluminación, calefacción, refrigeración y ventilación, consumen energía. Por lo general, el nivel de eficiencia energética en un edificio se mide dividiendo la energía consumida con el área del piso del edificio, lo que se conoce como consumo de energía específico o intensidad de uso de energía:

Sin embargo, el problema es más complejo ya que los materiales de construcción han incorporado energía en ellos. Por otro lado, la energía se puede recuperar de los materiales cuando se desmantela el edificio reutilizando materiales o quemándolos para obtener energía. Además, cuando se utiliza el edificio, las condiciones interiores pueden variar, lo que da como resultado entornos interiores de mayor o menor calidad. Por último, la eficiencia general se ve afectada por el uso del edificio: ¿el edificio está ocupado la mayor parte del tiempo y los espacios se utilizan de manera eficiente, o el edificio está prácticamente vacío? Incluso se ha sugerido que para una contabilidad más completa de la eficiencia energética, se debería modificar el consumo energético específico para incluir estos factores:

Por lo tanto, un enfoque equilibrado de la eficiencia energética en los edificios debería ser más completo que simplemente intentar minimizar el consumo de energía. Deben tenerse en cuenta cuestiones como la calidad del entorno interior y la eficiencia del uso del espacio. Por tanto, las medidas utilizadas para mejorar la eficiencia energética pueden adoptar muchas formas diferentes. A menudo incluyen medidas pasivas que reducen inherentemente la necesidad de usar energía, como un mejor aislamiento. Muchos cumplen diversas funciones, mejorando las condiciones interiores y reduciendo el uso de energía, como un mayor uso de la luz natural.

La ubicación y el entorno de un edificio juegan un papel clave en la regulación de su temperatura e iluminación. Por ejemplo, los árboles, el paisaje y las colinas pueden proporcionar sombra y bloquear el viento. En climas más fríos, el diseño de edificios del hemisferio norte con ventanas orientadas al sur y edificios del hemisferio sur con ventanas orientadas al norte aumenta la cantidad de sol (en última instancia, energía térmica) que ingresa al edificio, minimizando el uso de energía, maximizando el calentamiento solar pasivo . El diseño estricto del edificio, que incluye ventanas de bajo consumo, puertas bien selladas y aislamiento térmico adicional de paredes, losas del sótano y cimientos, puede reducir la pérdida de calor entre un 25 y un 50 por ciento.

Los techos oscuros pueden calentarse hasta 39 ° C (70 ° F) más que las superficies blancas más reflectantes . Transmiten algo de este calor adicional al interior del edificio. Los estudios de EE. UU. Han demostrado que los techos de colores claros usan un 40 por ciento menos de energía para enfriar que los edificios con techos más oscuros. Los sistemas de techo blanco ahorran más energía en climas más soleados. Los sistemas electrónicos avanzados de calefacción y refrigeración pueden moderar el consumo de energía y mejorar la comodidad de las personas en el edificio.

La colocación adecuada de ventanas y tragaluces, así como el uso de características arquitectónicas que reflejan la luz en un edificio, pueden reducir la necesidad de iluminación artificial. Un estudio ha demostrado que el mayor uso de la iluminación natural y para tareas aumenta la productividad en las escuelas y oficinas. Las lámparas fluorescentes compactas utilizan dos tercios menos de energía y pueden durar de 6 a 10 veces más que las bombillas incandescentes . Las luces fluorescentes más nuevas producen luz natural y, en la mayoría de las aplicaciones, son rentables, a pesar de su mayor costo inicial, con períodos de recuperación de tan solo unos pocos meses. Las lámparas LED utilizan solo alrededor del 10% de la energía que requiere una lámpara incandescente.

El diseño de edificios energéticamente eficientes puede incluir el uso de infrarrojos pasivos de bajo costo para apagar la iluminación cuando las áreas no están ocupadas, como baños, pasillos o incluso áreas de oficinas fuera de horario. Además, los niveles de lux se pueden controlar mediante sensores de luz natural vinculados al esquema de iluminación del edificio para encender / apagar o atenuar la iluminación a niveles predefinidos para tener en cuenta la luz natural y así reducir el consumo. Los sistemas de gestión de edificios unen todo esto en una computadora centralizada para controlar los requisitos de iluminación y energía de todo el edificio.

En un análisis que integra una simulación residencial ascendente con un modelo económico multisectorial, se ha demostrado que las ganancias de calor variables causadas por la eficiencia del aislamiento y el aire acondicionado pueden tener efectos de cambio de carga que no son uniformes en la carga de electricidad. El estudio también destacó el impacto de una mayor eficiencia de los hogares en las opciones de capacidad de generación de energía que realiza el sector eléctrico.

La elección de qué tecnología de calefacción o refrigeración de espacios se utilizará en los edificios puede tener un impacto significativo en el uso y la eficiencia de la energía. Por ejemplo, reemplazar un horno de gas natural con una eficiencia del 50% más antiguo por uno nuevo con una eficiencia del 95% reducirá drásticamente el uso de energía, las emisiones de carbono y las facturas de gas natural en invierno. Las bombas de calor de fuente terrestre pueden ser incluso más eficientes energéticamente y rentables. Estos sistemas utilizan bombas y compresores para mover el fluido refrigerante alrededor de un ciclo termodinámico con el fin de "bombear" calor contra su flujo natural de caliente a frío, con el fin de transferir calor a un edificio desde el gran depósito térmico contenido en el terreno cercano. El resultado final es que las bombas de calor generalmente usan cuatro veces menos energía eléctrica para entregar una cantidad equivalente de calor que un calentador eléctrico directo. Otra ventaja de una bomba de calor de fuente terrestre es que se puede invertir en verano y operar para enfriar el aire transfiriendo calor del edificio al suelo. La desventaja de las bombas de calor de fuente terrestre es su alto costo de capital inicial, pero esto generalmente se recupera dentro de cinco a diez años como resultado de un menor uso de energía.

Los medidores inteligentes están siendo adoptados lentamente por el sector comercial para resaltar al personal y para propósitos de monitoreo interno el uso de energía del edificio en un formato presentable dinámico. El uso de analizadores de calidad de energía se puede introducir en un edificio existente para evaluar el uso, distorsión armónica, picos, aumentos e interrupciones, entre otros, para finalmente hacer que el edificio sea más eficiente energéticamente. A menudo, estos medidores se comunican mediante redes de sensores inalámbricos .

Green Building XML es un esquema emergente, un subconjunto de los esfuerzos de modelado de información de construcción , centrado en el diseño y la operación de edificios ecológicos. Se utiliza como entrada en varios motores de simulación energética. Pero con el desarrollo de la tecnología informática moderna, hay en el mercado una gran cantidad de herramientas de simulación del rendimiento de edificios . Al elegir qué herramienta de simulación usar en un proyecto, el usuario debe considerar la precisión y confiabilidad de la herramienta, considerando la información de construcción que tiene a mano, que servirá como entrada para la herramienta. Yezioro, Dong y Leite desarrollaron un enfoque de inteligencia artificial para evaluar los resultados de la simulación del rendimiento del edificio y descubrieron que las herramientas de simulación más detalladas tienen el mejor rendimiento de simulación en términos de consumo de electricidad para calefacción y refrigeración dentro del 3% del error absoluto medio.

Liderazgo en Energía y Diseño Ambiental (LEED) es un sistema de clasificación organizado por el Consejo de Edificios Verdes de los Estados Unidos (USGBC) para promover la responsabilidad ambiental en el diseño de edificios. Actualmente ofrecen cuatro niveles de certificación para edificios existentes (LEED-EBOM) y nueva construcción (LEED-NC) basados ​​en el cumplimiento de un edificio con los siguientes criterios: Sitios sostenibles , eficiencia del agua , energía y atmósfera, materiales y recursos, calidad ambiental interior. e innovación en el diseño. En 2013, el USGBC desarrolló la placa dinámica LEED, una herramienta para rastrear el desempeño del edificio en comparación con las métricas LEED y un camino potencial hacia la recertificación. Al año siguiente, el consejo colaboró ​​con Honeywell para extraer datos sobre el uso de energía y agua, así como la calidad del aire interior de un BAS para actualizar automáticamente la placa, proporcionando una vista del rendimiento casi en tiempo real. La oficina del USGBC en Washington, DC es uno de los primeros edificios en presentar la placa dinámica LEED que se actualiza en vivo.

Una modernización energética profunda es un proceso de análisis y construcción de todo el edificio que se utiliza para lograr ahorros de energía mucho mayores que las modernizaciones energéticas convencionales . Las renovaciones de energía profunda se pueden aplicar tanto a edificios residenciales como no residenciales ("comerciales"). Una modernización de energía profunda generalmente resulta en ahorros de energía del 30 por ciento o más, quizás repartidos durante varios años, y puede mejorar significativamente el valor del edificio. El Empire State Building se ha sometido a un profundo proceso de modernización energética que se completó en 2013. El equipo del proyecto, formado por representantes de Johnson Controls , Rocky Mountain Institute , Clinton Climate Initiative y Jones Lang LaSalle habrá logrado una reducción anual del uso de energía de 38 % y $ 4,4 millones. Por ejemplo, las 6.500 ventanas se remanufacturaron en el lugar para convertirlas en superventanas que bloquean el calor pero dejan pasar la luz. Los costos operativos del aire acondicionado en los días calurosos se redujeron y esto ahorró $ 17 millones del costo de capital del proyecto de inmediato, financiando en parte otras reformas. Recibiendo una calificación de oro de Liderazgo en Energía y Diseño Ambiental (LEED) en septiembre de 2011, el Empire State Building es el edificio con certificación LEED más alto de los Estados Unidos. El edificio de la ciudad y el condado de Indianápolis se sometió recientemente a un profundo proceso de modernización energética, que ha logrado una reducción anual de energía del 46% y un ahorro de energía anual de $ 750,000.

Las renovaciones energéticas, incluidas las profundas y de otro tipo que se llevan a cabo en ubicaciones residenciales, comerciales o industriales, generalmente se respaldan a través de diversas formas de financiamiento o incentivos. Los incentivos incluyen reembolsos preempaquetados en los que es posible que el comprador / usuario ni siquiera sepa que el artículo que se está utilizando ha sido reembolsado o "comprado". Las compras descendentes "upstream" o "midstream" son comunes para productos de iluminación eficientes. Otros reembolsos son más explícitos y transparentes para el usuario final mediante el uso de aplicaciones formales. Además de los reembolsos, que pueden ofrecerse a través de programas gubernamentales o de servicios públicos, los gobiernos a veces ofrecen incentivos fiscales para proyectos de eficiencia energética. Algunas entidades ofrecen servicios de facilitación y orientación de reembolsos y pagos que permiten a los clientes de uso final de energía acceder a programas de reembolsos e incentivos.

Para evaluar la solidez económica de las inversiones en eficiencia energética en edificios, se puede utilizar el análisis de rentabilidad o CEA. Un cálculo de CEA producirá el valor de la energía ahorrada, a veces denominada negavatios , en $ / kWh. La energía en tal cálculo es virtual en el sentido de que nunca se consumió, sino que se ahorró debido a alguna inversión en eficiencia energética. Así CEA permite comparar el precio de los negavatios con el precio de la energía como la electricidad de la red o la alternativa renovable más barata. El beneficio del enfoque CEA en los sistemas de energía es que evita la necesidad de adivinar los precios futuros de la energía a los efectos del cálculo, eliminando así la principal fuente de incertidumbre en la evaluación de las inversiones en eficiencia energética.

Industria

Las industrias utilizan una gran cantidad de energía para impulsar una amplia gama de procesos de fabricación y extracción de recursos. Muchos procesos industriales requieren grandes cantidades de calor y energía mecánica, la mayor parte de la cual se entrega como gas natural , combustibles derivados del petróleo y electricidad . Además, algunas industrias generan combustible a partir de productos de desecho que se pueden utilizar para proporcionar energía adicional.

Debido a que los procesos industriales son tan diversos, es imposible describir la multitud de posibles oportunidades para la eficiencia energética en la industria. Muchos dependen de las tecnologías y procesos específicos que se utilizan en cada instalación industrial. Sin embargo, hay una serie de procesos y servicios energéticos que se utilizan ampliamente en muchas industrias.

Varias industrias generan vapor y electricidad para su posterior uso dentro de sus instalaciones. Cuando se genera electricidad, el calor que se produce como subproducto puede capturarse y utilizarse para procesos de vapor, calefacción u otros fines industriales. La generación de electricidad convencional tiene una eficiencia de aproximadamente un 30%, mientras que la combinación de calor y energía (también llamada cogeneración ) convierte hasta el 90% del combustible en energía utilizable.

Las calderas y hornos avanzados pueden funcionar a temperaturas más altas mientras queman menos combustible. Estas tecnologías son más eficientes y producen menos contaminantes.

Más del 45 por ciento del combustible utilizado por los fabricantes estadounidenses se quema para producir vapor. La instalación industrial típica puede reducir este uso de energía en un 20 por ciento (según el Departamento de Energía de EE. UU. ) Aislando las líneas de retorno de vapor y condensado, deteniendo las fugas de vapor y manteniendo las trampas de vapor.

Los motores eléctricos generalmente funcionan a una velocidad constante, pero un variador de velocidad permite que la salida de energía del motor coincida con la carga requerida. Esto logra ahorros de energía que van del 3 al 60 por ciento, dependiendo de cómo se use el motor. Las bobinas de motor hechas de materiales superconductores también pueden reducir las pérdidas de energía. Los motores también pueden beneficiarse de la optimización de voltaje .

La industria utiliza una gran cantidad de bombas y compresores de todas las formas y tamaños y en una amplia variedad de aplicaciones. La eficiencia de las bombas y los compresores depende de muchos factores, pero a menudo se pueden realizar mejoras implementando un mejor control de procesos y mejores prácticas de mantenimiento. Los compresores se usan comúnmente para proporcionar aire comprimido que se usa para pulir con chorro de arena, pintar y otras herramientas eléctricas. Según el Departamento de Energía de EE. UU., La optimización de los sistemas de aire comprimido mediante la instalación de variadores de velocidad, junto con el mantenimiento preventivo para detectar y reparar fugas de aire, puede mejorar la eficiencia energética entre un 20 y un 50 por ciento.

Transporte

Eficiencia energética de diferentes modos de transporte

Automóviles

Toyota Prius utilizado por la policía de Nueva York

La eficiencia energética estimada para un automóvil es 280 pasajero-milla / 10 6 Btu. Hay varias formas de mejorar la eficiencia energética de un vehículo. El uso de una aerodinámica mejorada para minimizar la resistencia puede aumentar la eficiencia de combustible del vehículo . La reducción del peso del vehículo también puede mejorar el ahorro de combustible, razón por la cual los materiales compuestos se utilizan ampliamente en las carrocerías.

Los neumáticos más avanzados, con menor fricción entre los neumáticos y la carretera y resistencia a la rodadura, pueden ahorrar gasolina. La economía de combustible se puede mejorar hasta en un 3.3% manteniendo los neumáticos inflados a la presión correcta. Reemplazar un filtro de aire obstruido puede mejorar el consumo de combustible de un automóvil hasta en un 10 por ciento en los vehículos más antiguos. En los vehículos más nuevos (de la década de 1980 en adelante) con motores controlados por computadora con inyección de combustible, un filtro de aire obstruido no tiene ningún efecto en las millas por galón, pero reemplazarlo puede mejorar la aceleración en un 6-11 por ciento. La aerodinámica también ayuda a la eficiencia de un vehículo. El diseño de un automóvil afecta la cantidad de gasolina necesaria para moverlo por el aire. La aerodinámica involucra el aire alrededor del automóvil, lo que puede afectar la eficiencia de la energía gastada.

Los turbocompresores pueden aumentar la eficiencia del combustible al permitir un motor de menor cilindrada. El 'Motor del año 2011' es el motor Fiat TwinAir equipado con un turbocompresor MHI. "En comparación con un motor de 1.2 litros y 8v, el nuevo turbo de 85 HP tiene un 23% más de potencia y un 30% más de índice de desempeño. El desempeño del motor de dos cilindros no solo es equivalente al de un motor de 1.4 litros y 16v, sino que también consume combustible. es un 30% menor ".

Los vehículos energéticamente eficientes pueden alcanzar el doble de eficiencia de combustible que un automóvil promedio. Los diseños de vanguardia, como el concepto de vehículo diésel Mercedes-Benz Bionic , han logrado una eficiencia de combustible de hasta 84 millas por galón estadounidense (2,8 L / 100 km; 101 mpg -imp ), cuatro veces el promedio actual de los automóviles convencionales.

La tendencia principal en la eficiencia automotriz es el auge de los vehículos eléctricos (totalmente eléctricos o híbridos). Los motores eléctricos tienen más del doble de eficiencia que los motores de combustión interna. Los híbridos, como el Toyota Prius , utilizan el frenado regenerativo para recuperar la energía que se disiparía en los coches normales; el efecto es especialmente pronunciado en la conducción urbana. Los híbridos enchufables también tienen una mayor capacidad de batería, lo que permite conducir distancias limitadas sin quemar gasolina; en este caso, la eficiencia energética viene dictada por cualquier proceso (como la quema de carbón, la energía hidroeléctrica o una fuente renovable) que haya creado la energía. Los plug-ins pueden conducir típicamente alrededor de 40 millas (64 km) puramente con electricidad sin recargar; si la batería se agota, se activa un motor de gasolina para permitir un rango extendido. Por último, los coches totalmente eléctricos también están ganando popularidad; el sedán Tesla Model S es el único automóvil totalmente eléctrico de alto rendimiento actualmente en el mercado.

Alumbrado público

Las ciudades de todo el mundo iluminan millones de calles con 300 millones de luces. Algunas ciudades están tratando de reducir la luz de la calle consumo de energía al atenuar las luces durante las horas de menor actividad o cambiar a lámparas LED. Se sabe que las lámparas LED reducen el consumo de energía entre un 50% y un 80%.

Aeronave

Hay varias formas de reducir el uso de energía en el transporte aéreo, desde modificaciones en los propios aviones hasta cómo se gestiona el tráfico aéreo. Al igual que en los automóviles, los turbocompresores son una forma eficaz de reducir el consumo de energía; sin embargo, en lugar de permitir el uso de un motor de menor cilindrada, los turbocompresores de las turbinas a reacción operan comprimiendo el aire más delgado en altitudes más altas. Esto permite que el motor funcione como si estuviera a presiones al nivel del mar mientras aprovecha la menor resistencia de la aeronave en altitudes más elevadas.

Los sistemas de gestión del tráfico aéreo son otra forma de aumentar la eficiencia no solo de la aeronave, sino de la industria aérea en su conjunto. La nueva tecnología permite una automatización superior del despegue, el aterrizaje y la prevención de colisiones, así como dentro de los aeropuertos, desde cosas simples como HVAC e iluminación hasta tareas más complejas como seguridad y escaneo.

Combustibles alternativos

Estación de servicio típica brasileña con cuatro combustibles alternativos a la venta: biodiesel (B3), gasohol (E25), etanol puro ( E100 ) y gas natural comprimido (GNC). Piracicaba , Brasil .

Los combustibles alternativos, conocidos como no convencionales o avanzados combustibles , son cualquier material o sustancias que pueden utilizarse como combustibles , distintos de los combustibles convencionales. Algunos combustibles alternativos bien conocidos incluyen biodiesel , bioalcohol ( metanol , etanol , butanol ), electricidad almacenada químicamente (baterías y pilas de combustible ), hidrógeno , metano no fósil , gas natural no fósil , aceite vegetal y otras fuentes de biomasa . La eficiencia de producción de estos combustibles es muy diferente.

Conservación de energía

Elementos de diseño de energía solar pasiva , mostrados en una aplicación de ganancia directa

La conservación de la energía es más amplia que la eficiencia energética al incluir esfuerzos activos para disminuir el consumo de energía, por ejemplo mediante un cambio de comportamiento , además de utilizar la energía de manera más eficiente. Ejemplos de conservación sin mejoras de eficiencia son calentar menos una habitación en invierno, usar menos el automóvil, secar la ropa al aire en lugar de usar la secadora o habilitar modos de ahorro de energía en una computadora. Al igual que con otras definiciones, el límite entre el uso eficiente de la energía y la conservación de la energía puede ser difuso, pero ambos son importantes en términos ambientales y económicos. Este es especialmente el caso cuando las acciones están dirigidas al ahorro de combustibles fósiles . La conservación de la energía es un desafío que requiere que los programas de políticas, el desarrollo tecnológico y el cambio de comportamiento vayan de la mano. Muchas organizaciones intermediarias de energía , por ejemplo, organizaciones gubernamentales o no gubernamentales a nivel local, regional o nacional, están trabajando en programas o proyectos a menudo financiados con fondos públicos para hacer frente a este desafío. Los psicólogos también se han comprometido con el tema de la conservación de energía y han proporcionado pautas para realizar cambios de comportamiento a fin de reducir el consumo de energía, teniendo en cuenta consideraciones tecnológicas y políticas.

El Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) mantiene una lista completa de aplicaciones útiles para la eficiencia energética.

Los administradores de propiedades comerciales que planifican y administran proyectos de eficiencia energética generalmente usan una plataforma de software para realizar auditorías energéticas y colaborar con los contratistas para comprender su gama completa de opciones. El Directorio de software del Departamento de Energía (DOE) describe el software EnergyActio, una plataforma basada en la nube diseñada para este propósito.

Energía sostenible

La eficiencia energética y las energías renovables se consideran elementos principales de la política energética sostenible . Ambas estrategias deben desarrollarse simultáneamente para estabilizar y reducir las emisiones de dióxido de carbono . El uso eficiente de la energía es esencial para desacelerar el crecimiento de la demanda de energía, de modo que el aumento de los suministros de energía limpia pueda generar grandes recortes en el uso de combustibles fósiles. Si el uso de energía crece demasiado rápido, el desarrollo de la energía renovable perseguirá un objetivo en retroceso. Del mismo modo, a menos que los suministros de energía limpia estén en línea rápidamente, la desaceleración del crecimiento de la demanda solo comenzará a reducir las emisiones totales de carbono; También es necesaria una reducción del contenido de carbono de las fuentes de energía. Por tanto, una economía energética sostenible requiere compromisos importantes tanto con la eficiencia como con las energías renovables.

Efecto rebote

Si la demanda de servicios energéticos se mantiene constante, la mejora de la eficiencia energética reducirá el consumo de energía y las emisiones de carbono. Sin embargo, muchas mejoras de eficiencia no reducen el consumo de energía en la cantidad prevista por modelos de ingeniería simples. Esto se debe a que abaratan los servicios energéticos, por lo que aumenta el consumo de esos servicios. Por ejemplo, dado que los vehículos de bajo consumo hacen que viajar sea más barato, los consumidores pueden optar por conducir más lejos, compensando así algunos de los posibles ahorros de energía. De manera similar, un análisis histórico extenso de las mejoras en la eficiencia tecnológica ha demostrado de manera concluyente que las mejoras en la eficiencia energética casi siempre fueron superadas por el crecimiento económico, lo que resultó en un aumento neto en el uso de recursos y la contaminación asociada. Estos son ejemplos del efecto rebote directo .

Las estimaciones del tamaño del efecto rebote oscilan entre aproximadamente el 5% y el 40%. Es probable que el efecto rebote sea inferior al 30% a nivel de los hogares y puede estar más cerca del 10% para el transporte. Un efecto rebote del 30% implica que las mejoras en la eficiencia energética deberían alcanzar el 70% de la reducción del consumo energético proyectada mediante modelos de ingeniería. Saunders y col. demostró en 2010 que la iluminación ha representado alrededor del 0,7% del PIB en muchas sociedades y durante cientos de años, lo que implica un efecto rebote del 100%. Sin embargo, algunos de los autores argumentan en un artículo de seguimiento que el aumento de la iluminación generalmente aumenta el bienestar económico y tiene beneficios sustanciales. Un estudio de 2014 ha demostrado que el efecto rebote es bastante bajo para la iluminación doméstica, en particular para las bombillas de alto uso.

Eficiencia energética por país o región

Europa

Resultados de la encuesta sobre inversiones del Banco Europeo de Inversiones para 2019 y 2020.

Objetivos de eficiencia energética para 2020 y 2030.

El primer objetivo de eficiencia energética en toda la UE se estableció en 1998. Los Estados miembros acordaron mejorar la eficiencia energética en un 1 por ciento anual durante doce años. Además, la legislación sobre productos, industria, transporte y edificios ha contribuido a un marco general de eficiencia energética. Se necesitan más esfuerzos para abordar la calefacción y la refrigeración: durante la producción de electricidad en Europa se desperdicia más calor del que se necesita para calentar todos los edificios del continente. Con todo, se estima que la legislación de la UE sobre eficiencia energética generará ahorros por un valor equivalente a hasta 326 millones de toneladas de petróleo por año para 2020.

La UE se fijó un objetivo de ahorro de energía del 20% para 2020 en comparación con los niveles de 1990, pero los estados miembros deciden individualmente cómo se logrará el ahorro de energía. En una cumbre de la UE en octubre de 2014, los países de la UE acordaron un nuevo objetivo de eficiencia energética del 27% o más para 2030. Un mecanismo utilizado para alcanzar el objetivo del 27% son las "Obligaciones de los proveedores y certificados blancos". El debate en curso sobre el Paquete de Energía Limpia de 2016 también hace hincapié en la eficiencia energética, pero el objetivo probablemente seguirá siendo alrededor de un 30% más de eficiencia en comparación con los niveles de 1990. Algunos han argumentado que esto no será suficiente para que la UE cumpla los objetivos del Acuerdo de París de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en un 40% en comparación con los niveles de 1990.

Organizaciones y programas importantes:

Alemania

La eficiencia energética es fundamental para la política energética en Alemania . A finales de 2015, la política nacional incluye los siguientes objetivos de eficiencia y consumo (con valores reales para 2014):

Objetivo de eficiencia y consumo 2014 2020 2050
Consumo de energía primaria (año base 2008) −8,7% −20% −50%
Productividad energética final (2008-2050) 1,6% / año
(2008-2014)
2,1% / año
(2008-2050)
Consumo eléctrico bruto (año base 2008) −4,6% −10% −25%
Consumo de energía primaria en edificios (año base 2008) −14,8% −80%
Consumo de calor en edificios (año base 2008) −12,4% −20%
Consumo de energía final en el transporte (año base 2005) 1,7% −10% −40%

El progreso reciente hacia una mayor eficiencia ha sido constante, aparte de la crisis financiera de 2007-08 . Algunos, sin embargo, creen que la eficiencia energética todavía está infravalorada en términos de su contribución a la transformación energética de Alemania (o Energiewende ).

Los esfuerzos para reducir el consumo de energía final en el sector del transporte no han tenido éxito, con un crecimiento del 1,7% entre 2005-2014. Este crecimiento se debe tanto al transporte de pasajeros por carretera como al transporte de mercancías por carretera. Ambos sectores aumentaron su distancia total recorrida para registrar las cifras más altas para Alemania. Los efectos de rebote jugaron un papel importante, tanto entre la mejora de la eficiencia del vehículo y la distancia recorrida, como entre la mejora de la eficiencia del vehículo y un aumento en el peso de los vehículos y la potencia del motor.

El 3 de diciembre de 2014, el gobierno federal alemán publicó su Plan de acción nacional sobre eficiencia energética (NAPE). Las áreas cubiertas son la eficiencia energética de los edificios, la conservación de la energía para las empresas, la eficiencia energética del consumidor y la eficiencia energética del transporte. La política contiene medidas tanto inmediatas como prospectivas. Las medidas centrales a corto plazo de NAPE incluyen la introducción de licitaciones competitivas para la eficiencia energética, la obtención de fondos para la renovación de edificios, la introducción de incentivos fiscales para medidas de eficiencia en el sector de la construcción y la creación de redes de eficiencia energética junto con empresas y industria. Se espera que la industria alemana haga una contribución considerable.

El 12 de agosto de 2016, el gobierno alemán publicó un libro verde sobre eficiencia energética para consulta pública (en alemán). Describe los desafíos potenciales y las acciones necesarias para reducir el consumo de energía en Alemania durante las próximas décadas. En el lanzamiento del documento, el ministro de Economía y Energía, Sigmar Gabriel, dijo que "no necesitamos producir, almacenar, transmitir y pagar por la energía que ahorramos". El Libro Verde prioriza el uso eficiente de la energía como la "primera" respuesta y también describe oportunidades para el acoplamiento del sector , incluido el uso de energía renovable para calefacción y transporte. Otras propuestas incluyen un impuesto a la energía flexible que aumenta a medida que bajan los precios de la gasolina, incentivando así la conservación de combustible a pesar de los bajos precios del petróleo.

Polonia

En mayo de 2016, Polonia adoptó una nueva Ley de eficiencia energética, que entrará en vigor el 1 de  octubre de 2016.

Australia

El gobierno nacional australiano está liderando activamente los esfuerzos del país para aumentar su eficiencia energética, principalmente a través del Departamento de Industria y Ciencia del gobierno . En julio de 2009, el Consejo de Gobiernos Australianos , que representa a los estados y territorios individuales de Australia, acordó una Estrategia Nacional de Eficiencia Energética (NSEE).

Este es un plan de diez años que acelera la implementación de una adopción nacional de prácticas de eficiencia energética y una preparación para la transformación del país hacia un futuro con bajas emisiones de carbono . Hay varias áreas diferentes de uso de energía que se abordan en la NSEE. Sin embargo, el capítulo dedicado al enfoque sobre la eficiencia energética que se adoptará a nivel nacional destaca cuatro puntos para lograr los niveles establecidos de eficiencia energética:

  • Para ayudar a los hogares y las empresas en la transición hacia un futuro con bajas emisiones de carbono.
  • Agilizar la adopción de energía eficiente
  • Para hacer que los edificios sean más eficientes energéticamente
  • Para que los gobiernos trabajen en asociación y lideren el camino hacia la eficiencia energética

El acuerdo primordial que rige esta estrategia es el Acuerdo de Asociación Nacional sobre Eficiencia Energética.

Este documento también explica el papel tanto de la mancomunidad como de los estados y territorios individuales en la NSEE, y también prevé la creación de puntos de referencia y dispositivos de medición que mostrarán de manera transparente el progreso de la nación en relación con los objetivos establecidos, y aborda la necesidad de financiación de la estrategia para que pueda seguir adelante.

Departamentos y eventos:

Canadá

En agosto de 2017, el Gobierno de Canadá publicó Build Smart: la estrategia de edificios de Canadá , como un impulsor clave del Marco Pancanadiense sobre Crecimiento Limpio y Cambio Climático , la estrategia climática nacional de Canadá.

La estrategia Build Smart busca aumentar drásticamente el rendimiento de eficiencia energética de los edificios canadienses nuevos y existentes, y establece cinco objetivos para ese fin:

  • Los gobiernos federales, provinciales y territoriales trabajarán para desarrollar y adoptar códigos de construcción modelo cada vez más estrictos, a partir de 2020, con el objetivo de que las provincias y territorios adopten un código de construcción modelo "listo para energía neta cero " para 2030.
  • Los gobiernos federal, provinciales y territoriales trabajarán para desarrollar un código modelo para edificios existentes para 2022, con el objetivo de que las provincias y territorios adopten el código.
  • Los gobiernos federal, provinciales y territoriales trabajarán juntos con el objetivo de exigir el etiquetado del uso de energía de los edificios a partir de 2019.
  • El gobierno federal establecerá nuevos estándares para equipos de calefacción y otras tecnologías clave al más alto nivel de eficiencia que sea económica y técnicamente alcanzable.
  • Los gobiernos provinciales y territoriales trabajarán para mantener y expandir los esfuerzos para modernizar los edificios existentes apoyando las mejoras de eficiencia energética y acelerando la adopción de equipos de alta eficiencia mientras adaptan sus programas a las circunstancias regionales.

La estrategia detalla una serie de actividades que el Gobierno de Canadá llevará a cabo y las inversiones que realizará en apoyo de los objetivos. A principios de 2018, solo una de las 10 provincias y tres territorios de Canadá, Columbia Británica, ha desarrollado una política en apoyo del objetivo del gobierno federal de alcanzar ambiciones de energía neta cero: el Código BC Energy Step .

Los gobiernos locales de Columbia Británica pueden utilizar el Código de pasos de energía de BC, si lo desean, para incentivar o exigir un nivel de eficiencia energética en las nuevas construcciones que supere los requisitos del código de construcción básico. El reglamento y la norma están diseñados como una hoja de ruta técnica para ayudar a la provincia a alcanzar su objetivo de que todos los edificios nuevos alcancen un nivel de rendimiento de energía neta cero para 2032.

Estados Unidos

Un estudio del Energy Modeling Forum de 2011 que cubre los Estados Unidos examina cómo las oportunidades de eficiencia energética darán forma a la demanda futura de combustible y electricidad durante las próximas décadas. La economía estadounidense ya está preparada para reducir su intensidad energética y de carbono, pero serán necesarias políticas explícitas para cumplir los objetivos climáticos. Estas políticas incluyen: un impuesto al carbono, estándares obligatorios para electrodomésticos, edificios y vehículos más eficientes, y subsidios o reducciones en los costos iniciales de nuevos equipos más eficientes desde el punto de vista energético.

Programas y organizaciones:

Ver también

Referencias