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May 14, 2023

Implementación de una 'estrategia de reducción de activos' para la descarbonización del sitio

Se puede lograr un impacto climático significativo con híbridos

Se puede lograr un impacto climático significativo con la electrificación híbrida que equilibre los gastos de capital y los gastos operativos.

La tendencia hacia la electrificación de edificios en propiedades comerciales con miras a la descarbonización está cada vez más al frente de los esfuerzos para mitigar el cambio climático. Si bien el proceso de planificación para electrificar nuevos proyectos de construcción suele ser más flexible que el de los edificios existentes, los propietarios y operadores de activos existentes también tienen herramientas disponibles que les permiten competir en el mercado actual.

La tendencia hacia la electrificación se está acelerando por los próximos requisitos de informes de la Comisión de Bolsa y Valores para las grandes empresas que cotizan en bolsa, así como por la ecologización continua de la red. El mercado de energía verde, un subconjunto del mercado de electricidad más grande de los EE. UU., es un sistema complejo que entrega energía a medida que se produce. A medida que se avanza en la tecnología, especialmente en el desarrollo de sistemas de almacenamiento de electricidad de gran capacidad, las energías renovables contribuirán cada vez más a la ecologización de la red.

Para poner esto en perspectiva, en solo un estado, Illinois, más de dos tercios de la capacidad de la red proviene de combustibles que no generan carbono atmosférico (Figura 1). La solidificación de un plan de descarbonización, lo que llamamos una "estrategia de reducción de activos", que considera cuidadosamente los costos de capital y operativos representa una oportunidad revolucionaria para que las propiedades existentes compitan con nuevos proyectos y se diferencien en el mercado para evitar quedarse varados incluso como competidores. innovar.

A medida que disminuye la huella de carbono de la red eléctrica, el desarrollo de una estrategia de reducción de activos se vuelve más crítico al planificar el futuro de un activo. Si bien la electrificación al 100% puede no ser factible, se puede lograr un impacto climático significativo con la electrificación híbrida que equilibre los gastos de capital (CapEx) y los gastos operativos (OpEx) al tiempo que brinda flexibilidad para el futuro. Esta debería ser la principal motivación para la estrategia de reducción de cualquier activo de construcción.

La electrificación de activos existentes en climas dominantes de calefacción puede ser particularmente problemática. Existe un inventario sustancial de edificios que se deben realizar de forma inminente para importantes mejoras de infraestructura; muchos de estos, en particular los diseñados antes de mediados del siglo XX, no se diseñaron teniendo en cuenta la electrificación.

Muchos propietarios y operadores de estas instalaciones entienden que es fundamental tomar medidas para limitar el impacto climático, no solo debido a la competencia sino también por un sentido de responsabilidad hacia sus comunidades y partes interesadas. La actualización de los sistemas centrales que tienen una vida útil esperada de 20 años o más tendrá un impacto agregado significativo. Por lo tanto, las modernizaciones de la infraestructura deben incluir un análisis de viabilidad del despliegue de estrategias de gestión de energía pasiva más el reemplazo de equipos.

Si bien puede ser imposible cambiar la orientación de un edificio e inviable realizar modificaciones importantes en la envolvente, abordar los drenajes de energía relacionados con la estrechez de la envolvente, la gestión del efecto chimenea, la iluminación y los controles, los contratiempos operativos y la puesta en marcha retroactiva de los sistemas MEP existentes puede reducir significativamente la energía. demanda de un edificio.

Una vez que optimice la eficiencia existente a través de enfoques pasivos de diseño, ingeniería y construcción, puede recurrir a estrategias que utilizan tecnologías y modernizaciones más costosas, como bombas de calor, sistemas de aire exterior dedicados (DOAS) con recuperación de calor y energía renovable in situ. . Estas estrategias se pueden implementar de manera más eficiente como parte de las actualizaciones de infraestructura junto con los planes de mejora de capital existentes.

Un enfoque sugerido es utilizar una "solución puente" mediante la cual las bombas de calor se seleccionen y operen durante una gran mayoría de las horas de funcionamiento, mientras que la calefacción por resistencia eléctrica o a gas se activa durante los períodos de máxima calefacción.

Este enfoque se puede aplicar tanto a los activos nuevos como a los existentes. En ambos casos, los ahorros de energía se logran mediante la operación eficiente de la bomba de calor durante la mayoría de las horas de funcionamiento, mientras que la planta de bomba de calor, que es significativamente más costosa y requiere mucho espacio en comparación con la tecnología de gas, se optimiza (Figura 2).

Figura 2. Bomba de calor aire-agua vs huella de caldera. ESD de cortesía

Las bombas de calor mueven calor en lugar de generar calor. Pueden proporcionar hasta cuatro unidades de producción de energía por cada unidad de entrada de energía, mientras que incluso los equipos a gas natural más eficientes alcanzan una eficiencia máxima del 99 %.

Sin embargo, la tarifa de electricidad promedio de los EE. UU. es aproximadamente tres veces el costo por unidad de energía que el gas natural, por lo que, si bien los sistemas de bomba de calor suelen ser más eficientes desde el punto de vista energético, no siempre son menos costosos de operar.

Además, la eficiencia de las bombas de calor de fuente de aire disminuye a medida que baja la temperatura del aire exterior. En climas fríos como Chicago, las horas de funcionamiento bajo cero constituyen menos del 25 % de las aproximadamente 6000 horas anuales de calefacción y, a menudo, se producen durante las horas de desocupación cuando existen contratiempos operativos.

En lugar de dedicar gastos operativos y de capital a un proyecto totalmente eléctrico, los propietarios y operadores de edificios deberían considerar una solución puente que optimice los sistemas de calefacción eléctrica de alta eficiencia (y alto costo), en particular las bombas de calor y los enfriadores de recuperación de calor, para el 75 % de los horas de funcionamiento cuando las temperaturas están por encima del punto de congelación, combinadas con calderas de gas o eléctricas para lograr el equilibrio. Este enfoque reduce significativamente el carbono operativo y permite futuras adaptaciones cuando la tecnología de bomba de calor presumiblemente sea más rentable y eficiente en espacio.

Una estrategia efectiva de reducción de activos para un edificio existente puede implementarse en etapas e implementarse a lo largo del tiempo para que los gastos de capital puedan implementarse de manera incremental y alinearse a medida que se ejecutan nuevos arrendamientos. Incluso cuando hay una planta de calefacción central que atiende a varios inquilinos, parte de la planta se puede actualizar con el costo asociado, la energía y la reducción de carbono asignados a inquilinos específicos.

Esto permite un cambio gradual hacia la electrificación en línea con la demanda de los inquilinos. Sin embargo, también requiere una comprensión profunda de la configuración y operación de la planta híbrida para que un arrendamiento verde pueda implementarse con éxito, teniendo en cuenta los costos operativos tanto para los inquilinos nuevos como para los actuales.

La electrificación de los edificios existentes también conlleva preocupaciones únicas, en particular, la modernización de las plantas de calefacción existentes, que a menudo están diseñadas para temperaturas elevadas del agua caliente que los sistemas de bomba de calor luchan por alcanzar.

Un proyecto reciente de reubicación de la sede corporativa en Chicago abordó ese problema al implementar bombas de calor en cascada con máquinas de recuperación de calor para cumplir con los requisitos de temperatura del fluido de los radiadores de tubo con aletas perimetrales existentes.

La Ley de Reducción de la Inflación de 2022 contiene importantes incentivos para el uso de energías renovables y sistemas eficientes, como bombas de calor y sistemas geotérmicos, que sufragan aún más el impacto de capital inicial de esta estrategia.

Un proyecto de electrificación actual para un cliente de servicios financieros en Nueva York incluye la modernización de su planta de calefacción/refrigeración existente para agregar 1000 toneladas de capacidad geotérmica para cumplir con los objetivos de sostenibilidad corporativa y reducir el consumo de combustibles fósiles en el sitio. Normalmente un esfuerzo costoso, el sistema geotérmico va por buen camino, ya que apunta a un Crédito Fiscal a la Inversión Federal de hasta el 40% en virtud de la IRA.

El objetivo es desplazar el calor de los combustibles fósiles y, al mismo tiempo, evitar el uso de calor de resistencia eléctrica, que es mucho menos eficiente que las bombas de calor en las horas de operación objetivo y generará costos operativos que pueden ser significativamente más altos que los de las propiedades comerciales de la competencia.

Si bien la electrificación de edificios puede ser una herramienta poderosa en la lucha contra el cambio climático, se debe lograr una comprensión completa de los costos, incentivos, logística y requisitos de planificación antes de continuar. Aunque el 100 % de la electrificación debería ser el objetivo, no siempre es factible, y aún se pueden lograr beneficios climáticos positivos de una manera rentable.

El desarrollo de una estrategia de reducción de activos a medida para los sitios que incluya la implementación estratégica de soluciones de puentes puede evitar que la propiedad quede varada al mismo tiempo que logra reducciones operativas significativas de carbono, aumenta su valor y comerciabilidad, y lo prepara para la viabilidad a largo plazo.

Andrew Profesor, Educación Física, LEED AP,es líder de práctica para edificios de alto rendimiento en ESD, una empresa de ingeniería líder a nivel mundial que se especializa en ingeniería mecánica, eléctrica, de plomería, de protección contra incendios, de seguridad humana, estructural y tecnológica.

Lehrer se centra en las ciencias de la vida, el reposicionamiento/reutilización adaptativa de los principales activos inmobiliarios, las sedes corporativas y los mercados de gran altura. Es ingeniero profesional con licencia en Illinois y California, miembro de la junta ejecutiva de ACE Mentor Chicago y miembro de ASHRAE desde hace mucho tiempo.

En 2019, fue incluido en el cuadro de honor "40 menores de 40" de Building Design+Construction, en reconocimiento a las 40 "superestrellas en ascenso" de la industria AEC.

Tyler Jensen, Educación Física, LEEP AP, es líder de estudio para edificios de alto rendimiento en ESD. Tiene una amplia experiencia como ingeniero mecánico y gerente de proyectos en una variedad de mercados, con un enfoque en nuevas construcciones, edificios altos, infraestructura, grandes interiores comerciales y proyectos de reposicionamiento. Es miembro de ASHRAE y del Council on Tall Buildings and Urban Habitat y ha publicado numerosos artículos dentro de la industria.

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