Un estudio de la Universidad de Oklahoma predice cambios significativos en el consumo de energía de los edificios urbanos debido al cambio climático, destacando la necesidad de fuertes estrategias de mitigación y mejoras en la eficiencia energética. Los investigadores descubrieron que por cada grado de calentamiento climático promedio, es probable que la energía necesaria para enfriar los edificios en las ciudades de EE. UU. aumente en un 13,8%.
Un estudio dirigido por Chenghao Wang, profesor asistente de la Universidad de Oklahoma, publicado recientemente en la revista Nature Communications, explora la cuestión crítica de cómo evolucionará el consumo de energía de los edificios a escala urbana en entornos urbanos bajo la influencia del cambio climático.
Los combustibles fósiles representan aproximadamente el 40% de todo el uso de energía en los centros urbanos de EE. UU., y la Administración de Información Energética de EE. UU. informa que los edificios residenciales y comerciales en las ciudades de EE. UU. se encuentran entre los principales consumidores de energía (39 %) y emisores de gases de efecto invernadero (28 %). Comprender el uso futuro de la energía en las ciudades es importante para desarrollar estrategias de mitigación del cambio climático, mejorar la eficiencia energética, desarrollar e implementar regulaciones, políticas y programas de incentivos energéticos y ambientales, y aumentar la resiliencia y adaptabilidad de nuestras sociedades a climas futuros y condiciones climáticas extremas.
Investigaciones anteriores y objetivos de investigación actuales.
"Investigaciones anteriores han logrado grandes avances en la estimación de cómo responderá el uso de energía a nivel nacional o estatal al cambio climático futuro", dijo. "Sin embargo, todavía existen grandes lagunas en nuestra comprensión a escala urbana. A medida que las ciudades de todo el mundo trabajan para alcanzar objetivos ambiciosos de sostenibilidad, es imperativo una comprensión más granular del uso de la energía a escala urbana".
Los miembros del equipo de investigación incluyen a Janet Reyna y Henry Horsey del Laboratorio Nacional de Energías Renovables, Song Jiyun, Shi Dachuan y Zhou Yu de la Universidad de Hong Kong, Sarah Feron de la Universidad de Santiago en Chile, Ouyang Zutao y Robert Jackson de la Universidad de Stanford y Li Ying de la Universidad China Three Gorges.
Estudiaron 277 ciudades en los Estados Unidos contiguos utilizando simulaciones de modelos y las últimas proyecciones climáticas futuras del conjunto de datos del Proyecto de Intercomparación de Modelos Acoplados (CMIP6). Consideraron cuatro posibles escenarios de calentamiento climático, incluida una variedad de posibles escenarios de calentamiento climático y dos escenarios del sector energético.
"En un escenario del sector energético, asumimos que no se implementarán políticas de carbono en el futuro, pero también incluimos un escenario que supone que el sector energético se descarbonizará rápidamente y alcanzará emisiones netas de carbono cero para 2050, similar al objetivo de ausencia de contaminación por carbono anunciado por el presidente estadounidense Biden en 2023", dijo Wang Chenghao.
Hallazgos e implicaciones de la investigación.
Para estudiar la evolución del uso de energía de los edificios urbanos bajo el cambio climático futuro, el equipo de Wang Chenghao utilizó una métrica llamada intensidad de uso de energía (EUI). EUI es el consumo de energía por pie cuadrado por año y se calcula dividiendo la energía total consumida por el edificio por la superficie total.
"Debido al cambio climático, encontramos que se espera que el EUI de construcción a escala de ciudad cambie de manera desigual para la década de 2050 en comparación con la década de 2010, y que los mayores aumentos en el EUI de electricidad se produzcan principalmente en el sur, suroeste, oeste y sureste, con aumentos de hasta el 7,2%".
Descubrieron que durante la estación cálida y los días más calurosos, el aumento del EUI de electricidad será mucho mayor que el cambio durante todo el año, especialmente en el noroeste. La razón principal de esta diferencia es que la adopción de aire acondicionado y el uso de energía para enfriar espacios serán mayores en un futuro más cálido. Por cada grado de calentamiento, el EUI promedio de enfriamiento de espacios a nivel de ciudad aumentará en un 13,8%.
"Encontramos que el consumo máximo de electricidad de los edificios urbanos en verano, el EUI, aumentó entre un 10,1% y un 37,7% en promedio. Sin embargo, el aumento en algunas ciudades superará el 110%. Esto requerirá una mayor capacidad de la red y una mayor capacidad para soportar apagones por olas de calor extremas", dijo Wang.
El equipo también evaluó posibles cambios en las fuentes de energía utilizadas por los edificios urbanos, teniendo en cuenta las pérdidas de energía durante la generación, transmisión y distribución de energía.
"La descarbonización del sector energético es muy efectiva para frenar el consumo de fuentes de energía en futuros edificios urbanos, pero la clave es reducir aún más la combustión directa de combustibles fósiles en los edificios", dijo Wang. "En pocas palabras, necesitamos electrificar rápidamente los edificios urbanos del futuro".