Se espera que las emisiones de gases de efecto invernadero de los aparatos de aire acondicionado aumenten a medida que el crecimiento económico impulsa los esfuerzos por controlar tanto la temperatura como la humedad, según un análisis realizado por científicos del National Renewable Energy Laboratory y Xerox PARC.
La investigación, que explora el impacto medioambiental del control de la humedad, aparece en la revista Joule como Humidity’s impact on greenhouse gas emissions from air conditioning. Mientras que la energía utilizada para alimentar los acondicionadores de aire tiene claras implicaciones en las emisiones de gases de efecto invernadero, el impacto de la eliminación de la humedad del aire había escapado a un estudio en profundidad hasta ahora. Los investigadores demostraron que el control de la humedad es responsable de aproximadamente la mitad de las emisiones relacionadas con la energía, y la otra mitad se debe al control de la temperatura.
“Es un problema difícil que la gente no ha resuelto desde que los aparatos de aire acondicionado se convirtieron en lugares comunes hace más de medio siglo”, aseguró Jason Woods, un ingeniero de investigación senior del NREL y coautor del nuevo estudio. Sus coautores del NREL son Nelson James, Eric Kozubal y Eric Bonnema. Los colaboradores de Xerox PARC, una empresa de I+D que trabaja en formas de eliminar la humedad del aire de forma más eficiente, son Kristin Brief, Liz Voeller y Jessy Rivest.
Los investigadores señalaron que la creciente necesidad de enfriar el aire es tanto una causa como un efecto del cambio climático.
Incluso una pequeña cantidad de humedad en el aire puede hacer que las personas se sientan incómodas e incluso dañar los edificios en forma de moho y hongos. Además, el control de la humedad interior mediante las tecnologías de aire acondicionado disponibles en el mercado afecta al medio ambiente de tres maneras: 1) Consumen una cantidad considerable de electricidad, 2) utilizan y filtran refrigerantes a base de CFC con un potencial de calentamiento global 2.000 veces superior al del dióxido de carbono, y 3) la fabricación y el suministro de estos sistemas también liberan gases de efecto invernadero.
Los investigadores calcularon que el aire acondicionado es responsable del equivalente a 1.950 millones de toneladas de dióxido de carbono liberadas anualmente, es decir, el 3,94% de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero. De esa cifra, 531 millones de toneladas proceden de la energía gastada para controlar la temperatura y 599 millones de toneladas de la eliminación de la humedad. El resto de los 1.950 millones de toneladas de dióxido de carbono proceden de las fugas de refrigerantes causantes del calentamiento global y de las emisiones durante la fabricación y el transporte de los equipos de aire acondicionado. La gestión de la humedad con los aparatos de aire acondicionado contribuye más al cambio climático que el control de la temperatura. Se prevé que el problema se agrave a medida que los consumidores de más países -sobre todo en India, China e Indonesia- instalen rápidamente muchos más aparatos de aire acondicionado.
“Es algo bueno y malo”, afirmó Woods. “Es bueno que más personas puedan beneficiarse de la mejora del confort, pero también significa que se utiliza mucha más energía y aumentan las emisiones de carbono”.
Para calcular las emisiones para gestionar tanto la temperatura como la humedad, los investigadores dividieron el globo en una fina cuadrícula que mide 1 grado de latitud por 1 grado de longitud. Dentro de cada celda de la cuadrícula, se tuvieron en cuenta las siguientes características: población, producto interior bruto, estimación de la propiedad del aire acondicionado per cápita, intensidad de carbono de la cuadrícula y tiempo atmosférico por hora. Realizaron casi 27.000 simulaciones en todo el mundo para edificios comerciales y residenciales representativos.
El cambio climático está afectando a las temperaturas y la humedad ambiental en todo el mundo, haciéndolas más cálidas y húmedas. Como parte del estudio, los investigadores consideraron el impacto del cambio climático en el uso de energía de los aires acondicionados para el año 2050. Por ejemplo, el estudio prevé que el uso de energía de los aparatos de aire acondicionado aumente un 14% en el clima más cálido estudiado (Chennai, India) y un 41% en el más templado (Milán, Italia) de aquí a 2050. Se prevé que el aumento de la humedad global tenga un mayor impacto en las emisiones que el aumento de las temperaturas globales.
“Ya hemos conseguido que la tecnología existente, de un siglo de antigüedad, sea lo más eficiente posible”, aseguró Woods. “Para conseguir un cambio transformacional en la eficiencia, tenemos que buscar enfoques diferentes sin las limitaciones de la existente”.
La tecnología de compresión de vapor existente está optimizada para refrigerar nuestros edificios mediante un “ciclo de compresión de vapor”. Este ciclo utiliza refrigerantes nocivos para enfriar el aire a un nivel lo suficientemente bajo como para extraer su humedad, lo que suele enfriar en exceso el aire y desperdiciar energía. La mejora del ciclo de compresión de vapor está alcanzando límites prácticos y teóricos, lo que apunta a la necesidad de dar un salto a una forma totalmente nueva de enfriar y deshumidificar los edificios. Las nuevas tecnologías que dividen este problema de refrigeración y control de la humedad en dos procesos muestran potencial para mejorar la eficiencia en un 40% o más. Una de esas tecnologías es el uso de ciclos de refrigeración basados en desecantes líquidos, como las numerosas tecnologías de aire acondicionado con desecantes líquidos que el NREL está desarrollando actualmente con muchos socios, como Emerson y Blue Frontier.
Los investigadores señalan que el uso de desecantes líquidos cambia fundamentalmente la forma de controlar la humedad y tiene un límite de eficiencia teórico 10 veces mayor que el ciclo de compresión de vapor por sí solo. Una tecnología hipotética -con sólo la mitad de este nuevo límite- reduciría las emisiones de energía de refrigeración en un 42% en 2050, lo que equivale a evitar 2.460 millones de toneladas de dióxido de carbono al año.
La Oficina de Tecnologías de la Construcción del Departamento de Energía financió la investigación publicada en Joule.
El NREL es el principal laboratorio nacional del Departamento de Energía de Estados Unidos para la investigación y el desarrollo de energías renovables y eficiencia energética. El NREL es operado para el DOE por la Alliance for Sustainable Energy LLC.
Artículo por cortesía del Laboratorio Nacional de Energías Renovables.
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Michael Rojas
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