Los edificios no residenciales generan el 6,6% de las emisiones de gases de efecto invernadero, lo que equivale a la aviación, el transporte marítimo y la fabricación de cemento combinados, según el Instituto de Recursos Mundiales, una organización de investigación ambiental de EE. UU.
Para un edificio de oficinas o educativo típico, los equipos, como las computadoras, utilizados por quienes trabajan allí, absorberán aproximadamente el 40% de sus necesidades energéticas. “El otro 60% está en juego”, dice Jake Williams, director asociado de física de edificios en la consultora de ingeniería Buro Happold, con sede en Bath. “Es posible que pueda influir en eso en más o menos un 50%”.
Pero las opciones de diseño sobre los requisitos energéticos “regulados” de un edificio (refrigeración, calefacción, controles de humedad, iluminación y equipos como ascensores) deben basarse en sus circunstancias específicas. Un edificio de forma poco profunda podría reducir sus necesidades energéticas al utilizar más luz natural, pero uno con menos superficie podría necesitar menos calefacción. Los edificios de paredes gruesas, como las catedrales, tienen una masa térmica que regula las temperaturas internas, reduciendo los requisitos de calefacción y refrigeración, pero necesitan materiales más intensivos en carbono para su construcción.
Los sitios urbanos pueden estar parcial o totalmente sombreados por otros edificios durante parte o todo el día. La proporción de vidrio tiene un impacto, y las ventanas que se pueden abrir pueden proporcionar enfriamiento sin energía durante parte del año, pero desperdiciar calor en otras. “Generalmente hay compensaciones”, dice Williams. “Cada proyecto es bastante único”.
Buro Happold utiliza software del proveedor IES, con sede en Glasgow, para predecir el uso de energía de un edificio, lo que le permite minimizar las emisiones de carbono antes de que comience la construcción o el reacondicionamiento. Williams dice que el software también podría usarse para explorar cómo las personas interactuarán con los edificios, como cerrar las persianas o encender las luces; realizar pruebas de resiliencia, por ejemplo, cómo los edificios se enfrentarían a las olas de calor que probablemente se volverán más comunes con el cambio climático; y aprovechar los precios dinámicos de la electricidad, que son cada vez más importantes dado el uso mucho mayor de fuentes de energía renovables, que varían en producción.
Reducir la contribución de los edificios al cambio climático se ha convertido en un tema candente. “Históricamente, no ha sido una prioridad para todos los clientes”, dice Williams, pero agrega: “Hemos visto una gran aceptación de lo que los clientes están pidiendo. Se está convirtiendo en la expectativa de cada proyecto tener una historia de sostenibilidad o cero neto que lo acompañe “.
El gobierno del Reino Unido, que está a punto de organizar la conferencia sobre cambio climático COP26, ha establecido un objetivo legalmente vinculante para que el país llegue a cero neto, lo que significa reducir en gran medida las emisiones de gases de efecto invernadero y eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera para cancelar el resto. 2050.
Pero muchas empresas y organizaciones quieren llegar allí mucho antes, con BT, Microsoft, Sky y más de 60 autoridades locales comprometiéndose a llegar a cero neto (en algunos casos solo para el dióxido de carbono, el principal gas de efecto invernadero) para 2030, mientras que O2 tiene como objetivo 2025. Buro Happold ha reclamado el estado de carbono neto cero desde abril de este año y planea que todos los edificios nuevos en los que trabaja se diseñen como carbono cero neto para 2030.
El complejo trabajo de mejorar la eficiencia energética de los edificios, junto con los procesos industriales y otras actividades corporativas con muchas emisiones, parece un territorio natural para el software especializado. El software Virtual Environment de IES permite a los usuarios crear gemelos digitales de edificios para probar su rendimiento durante 12 meses de clima local típico, así como con diferentes patrones de ocupación, como ser utilizados solo en horas de oficina o durante todo el día.
Para las actualizaciones de edificios existentes, los usuarios pueden probar opciones como nuevos sistemas de acristalamiento, calefacción y refrigeración y agregar paneles solares, utilizando datos reales de uso de energía.
El director de tecnología de IES, Craig Wheatley, dice que los propietarios de edificios se han centrado en el diseño energéticamente eficiente durante algunos años, siguiendo una directiva de la Unión Europea en 2006 y objetivos más estrictos desde entonces. Pero su atención se centra en la eficiencia operativa continua, y el próximo año el Reino Unido adoptará el Sistema Nacional Australiano de Calificación del Ambiente Construido (Nabers) utilizado en ese país durante dos décadas.
La empresa australiana de optimización energética EP&T Global creció como resultado de la introducción inicial de Nabers, que vinculó los aumentos y disminuciones de los alquileres con los cambios en la eficiencia energética. Entre sus clientes del Reino Unido se incluye el fideicomiso de inversión inmobiliaria Derwent London, que opera 5.4 millones de pies cuadrados de propiedad comercial, principalmente en el centro de Londres, donde ha reducido su uso de energía en un 21% a través de los servicios de la compañía.
EP&T generalmente instala cientos de medidores inteligentes en red en cada edificio que atiende, con datos tomados cada 15 minutos y luego procesados con aprendizaje automático para generar alertas y recomendaciones. Estos pueden ser relativamente simples, como detectar que una bomba que debe funcionar solo durante las horas programadas funciona las 24 horas. Un ejemplo más complejo podría proponer el uso de aire externo para el “enfriamiento por aire libre” (ventilación natural) para reemplazar las unidades de aire acondicionado que consumen mucha energía en algunos momentos del día en algunos meses del año.
Sam Gooder, jefe de operaciones del Reino Unido, dice que los ingenieros de EP&T transmiten recomendaciones a los clientes. Quienes administran edificios tienden a no estar dispuestos a permitir que terceros los controlen directamente, y algunas recomendaciones requieren que quienes usan el edificio cambien su comportamiento. “No funciona tan bien si no hay personas involucradas”, dice.
Dicha optimización puede reducir el uso de energía de un edificio en una quinta parte en promedio, generalmente a través de lo que Gooder describe como “una suma de muchos ajustes y ajustes”, en lugar de unos pocos cambios importantes. Él dice que mover edificios a emisiones netas cero probablemente requiera nuevos sistemas de calefacción y refrigeración, que buenos datos operativos pueden ayudar a justificar, y diseños que permitan el uso de equipos modulares y fáciles de cambiar.
Control avanzado de procesos en la industria petroquímica
Los procesos industriales químicos y petroquímicos generan hasta un 11,6% de los gases de efecto invernadero a través de las necesidades energéticas (3,6%), subproductos directos de sus procesos (2,2%) y “emisiones fugitivas”, incluidas las fugas a menudo accidentales (3,9%). Al igual que con los edificios, el software especializado puede ayudar a reducir estas emisiones al mejorar la eficiencia de los procesos y hacer que los accidentes sean menos comunes.
El software puede gestionar el uso sistémico del control avanzado de procesos (APC), cuyo objetivo es optimizar el funcionamiento de los equipos dentro de las plantas de petróleo, gas y químicas. Ron Beck, director senior del proveedor de software industrial Aspen Technology, con sede en Boston, dice que la implementación de APC sistémico generalmente reduce el uso de energía en un 10-20%, con las correspondientes reducciones en las emisiones de carbono.
“Es una tecnología muy probada, pero aún no se ha aplicado de manera tan amplia”, dice, aunque el cliente Dow Chemical afirma haber reducido el uso de energía a nivel mundial en una décima parte durante la última década, en gran parte mediante la implementación de APC.
Aspen también proporciona software que utiliza datos operativos para predecir fallas de componentes, lo que permite que se lleve a cabo el mantenimiento preventivo y, potencialmente, previene accidentes. El operador italiano de refinería de petróleo Saras usa esto con un parque eólico de 54 turbinas que ayuda a alimentar su sitio de Sarroch en Cerdeña, brindando advertencias de problemas en desarrollo en las cajas de engranajes de las turbinas, por ejemplo, para que puedan repararse antes de que ocurra una falla costosa. La empresa también utiliza datos para programar el mantenimiento de rutina durante los períodos de menor producción.
Otro cliente de Aspen, la Compañía Nacional de Petróleo de Abu Dhabi, propiedad del gobierno de los Emiratos Árabes Unidos, ejecuta un panel de sostenibilidad que cubre su campo de gas más grande que incluye monitoreo en tiempo real del uso de energía y emisiones fugitivas de metano, disponible para todo el personal. “Está cambiando el comportamiento”, dice Beck, y agrega que hacer que esos datos estén disponibles rápidamente permite respuestas mucho más rápidas.
“En toda la industria, la gente está probando todo tipo de enfoques tecnológicos”, dice, y señala que configurar plantas para que se optimicen automáticamente para que puedan ejecutarse de forma remota ahorraría emisiones, dinero y tiempo involucrado en los viajes del personal, particularmente para instalaciones en alta mar. .
Gestión de la huella del producto de SAP
Los proveedores de software que trabajan en todos los sectores también están haciendo más para rastrear y reducir los gases de efecto invernadero. Los usuarios de las suites de software de SAP han podido utilizar su módulo de gestión de medio ambiente, salud y seguridad para este propósito, pero en septiembre de 2021, la empresa alemana anunció Product Footprint Management (PFM), diseñado específicamente para medir y reportar emisiones. Se integrará con otros componentes de SAP a partir de finales de este año.
“Puede publicar huellas de productos a partir de esto en la planificación de la cadena de suministro, adquisiciones, logística y finanzas a lo largo del tiempo”, dice Gunther Rothermel, director de gestión de sostenibilidad de S / 4 Hana. Muchas organizaciones mantienen los datos de emisiones en hojas de cálculo, en lugar de dentro de un software donde se puede acceder y auditar fácilmente, agrega. “Con este producto, devolvemos la integración a los procesos comerciales”.
Rothermel dice que el trabajo para mejorar la sostenibilidad a menudo es específico de la industria, y PFM se centrará inicialmente en productos de consumo, venta minorista y fabricación, donde la necesidad de rastrear las emisiones es actualmente más fuerte, dado el interés público. El software también puede estimar las emisiones de los proveedores, algo de particular importancia para industrias como la automotriz, donde alrededor de las tres cuartas partes de las piezas de un vehículo de motor son proporcionadas normalmente por terceros.
Diseño y producción responsables, otro producto que saldrá a la venta en los próximos meses, incluirá funciones específicas para la gestión de baterías de vehículos eléctricos.
Secondmind, un especialista en aprendizaje automático con sede en Cambridge creado hace seis años, no tenía la intención de ser un especialista en automoción. Pero con su cliente principal, Mazda, ahora se centra en optimizar los trenes de potencia de los vehículos: el motor, las ruedas y los componentes que transmiten la potencia de uno a otro.
Actualmente, los fabricantes suelen probar los prototipos de motores construyendo modelos físicos en los que realizar experimentos. Secondmind tiene como objetivo hacer que el proceso sea mucho más eficiente al proporcionar perfiles de funcionamiento óptimos para los motores, equilibrando las emisiones, sobre las que los fabricantes están regulados, con otros factores como la potencia de salida. “Podemos reducir meses en el proceso de desarrollo”, dice el director ejecutivo Gary Brotman.
Los fabricantes de vehículos tienen una responsabilidad significativa en el cambio climático, y el transporte por carretera genera el 11,9% de las emisiones de gases de efecto invernadero. “Todos están tratando de llegar al otro lado de la transición verde lo más rápido posible”, dice Brotman. “El esfuerzo es hercúleo”.
Al igual que con otras industrias de altas emisiones, cree que sus empresas quieren hacer cambios, pero estos deben basarse de manera realista en mejorar la situación actual. “Creo que el deseo de que la industria automotriz sea un negocio más limpio es grandioso”, dice, y agrega que el software puede contribuir. “Sabemos que hay procesos que se consideran sucios que tienen oportunidades de ser limpiados”.
