Investigadores del Departamento de Construcción de la Universidad de Concordia, La Ingeniería Civil y Ambiental ha encontrado una manera de reducir significativamente las emisiones de carbono producidas por edificios residenciales y no residenciales. al mismo tiempo que reduce los costos.

Calefacción, enfriamiento, y alimentando hospitales, hoteles, ayuntamientos, Los complejos de apartamentos y otros edificios grandes que comparten sistemas de energía construidos crean un problema de cambio climático complejo y potencialmente costoso.

Agregue a esto los desafíos que plantea el clima y el tamaño de Canadá, especialmente en el extremo norte, donde las comunidades remotas se encuentran a distancias considerables de la red eléctrica.

En 2014, Las casas y los edificios canadienses contribuyeron con casi una quinta parte de las emisiones totales de gases de efecto invernadero de Canadá.

"A menudo parece que tenemos que elegir entre nuestras limitaciones financieras y el uso de medidas más eficientes desde el punto de vista energético, "dice Mohammad Sameti, candidato a doctorado en Ingeniería de Edificación en Concordia.

"Pero lo que muestra nuestro método es que podemos integrar de manera eficiente un sistema dado para afectar positivamente a ambos".

Para reducir el consumo total de energía, Sameti y Fariborz Haghighat, profesor del Departamento de Edificación, Civil, e Ingeniería Ambiental y Cátedra de Investigación Tier 1 Concordia en Energía y Medio Ambiente, desarrolló una forma de optimizar la integración de múltiples sistemas en múltiples edificios.

Observaron una cuadrícula de ocho edificios residenciales con una variedad de características, costos operativos y limitaciones técnicas para llegar a un patrón de uso rentable y energéticamente eficiente. Los investigadores utilizaron bombas de calor hidroeléctricas y enfriamiento de lagos, que utiliza grandes masas de agua naturalmente fría como disipadores de calor, como fuentes de energía renovable en sus simulaciones.

Después de ejecutar todas las variaciones posibles, el equipo descubrió que al priorizar la reducción de las emisiones de carbono, podrían reducir los costos en un 75% y al mismo tiempo reducir las emisiones en un 59%.

Sin embargo, cuando priorizaron los costos generales en su lugar, resultó en ahorros de solo el 38 por ciento, pero las emisiones de carbono fueron mucho mayores. "Para optimizar el costo, tuvimos que priorizar los sistemas que queman combustibles fósiles. Estas tecnologías son más baratas de instalar y operar que los modelos de energía renovable, pero no ofrecen reducción de emisiones, "explica Sameti.

"Las fuentes de energía renovables utilizadas en la simulación óptima crean un uso de energía neto cero por parte de la red, eliminar la necesidad de depender de las tecnologías tradicionales de calefacción y refrigeración con mayores emisiones, y sacar menos energía de la red ".

Para las comunidades del norte de Canadá, La optimización del uso de energía de esta manera ofrece la oportunidad de integrar tecnologías que se adapten mejor a sus ubicaciones remotas, lejos de la red eléctrica y los suministros de combustibles fósiles.

Los hallazgos de los investigadores fueron publicados en diciembre por la revista. Energía aplicada .

El modelo virtual probado por Haghighat y Sameti consideró múltiples fuentes de energía renovables y no renovables.

También tenían que considerar problemas dentro de la cuadrícula, por ejemplo, la edad de los edificios o cómo su uso de energía puede cambiar en diferentes momentos o durante diferentes estaciones.

"Debido a la complejidad del problema y la gran cantidad de variables de decisión involucradas, necesitábamos ejecutar todas las variables posibles, "dijo Haghighat.

Demostraron que es posible una reducción significativa de las emisiones de carbono sin cambiar todos los sistemas en todos los edificios de una red, un proceso que tiene que suceder lentamente con inversiones periódicas en nuevos equipos.

Como resultado, su metodología se puede aplicar a medida que se realizan cambios en un sistema a lo largo del tiempo.

Esta investigación tiene como objetivo reducir aún más las emisiones de carbono y los costos generales mediante la integración y el dimensionamiento óptimos de los sistemas de almacenamiento de energía (tanto térmicos como eléctricos) en la comunidad. El objetivo final será la optimización exitosa de un distrito de energía neta cero (nZED).

Para hacer realidad la adopción generalizada de sus métodos, Sameti y Haghighat están trabajando arduamente para expandir su aplicación a redes cada vez más complejas.