Un método de cálculo del desempeño cero neto de energía y de carbono de edificios

Con la reciente publicación de la Directiva relativa a la Eficiencia Energética de los Edificios (EPBD), los estados miembros de la Unión Europea (UE) están obligados a definir una metodología de cálculo nacional para evaluar la eficiencia energética de los edificios, definiendo unos valores numéricos del consumo de energía primaria renovable, no renovable y total, y de las emisiones de gases de efecto invernadero operativas producidas en kg de CO₂ eq/(m².a). En concreto, todos los edificios nuevos deben ser cero emisiones a partir del 2030.

En este contexto, el Estándar 228 de Ashrae proporciona una metodología de cálculo del desempeño cero neto de energía y cero neto de carbono que permite a las propiedades, operadores y mantenedores de edificios conocer de manera sencilla el estado actual de sus propiedades hasta la publicación definitiva de las metodologías de cálculo por parte de los países de la UE.

El Estándar 228 es de aplicación para cualquier tipo de edificio, partes de un edificio o portfolio de edificios y puede utilizarse tanto en la fase inicial de diseño como en la fase de operación de edificios nuevos y existentes. Proporciona en cada situación diferentes herramientas para realizar los cálculos. En unos casos, mediante simulaciones, en otros, utilizando datos as built o directamente con mediciones realizadas in situ para edificios en funcionamiento durante un periodo superior a 24 meses.

El estándar aclara que acota su alcance a la fase de operación de un emplazamiento, dejando para posibles actualizaciones la inclusión de la energía y carbono incorporados o embebidos tanto en la fase inicial de construcción como la final de ciclo de fin de vida de un edificio.

En el anexo informativo C del estándar se hace una introducción al carbono y la energía incorporada y los métodos de cálculo que se pueden aplicar.

En definitiva, su propósito es proporcionar un enfoque que permita evaluar de manera sencilla la energía neta cero o carbono cero de un edificio o grupo de edificios demostrando que los flujos de energía o emisiones de carbono que entran en un emplazamiento son inferiores o iguales a los que se emiten durante la operación del edificio/emplazamiento. Estos datos necesitan ser actualizados todos los años para determinar y notificar los valores de energía y carbono y mantener el estatus cero neto de carbono y/o energía.

Relación de energías consideradas que atraviesan el límite de un emplazamiento.

La energía primaria tiene en cuenta, además de la energía consumida en el emplazamiento, la energía necesaria en la extracción, procesado, producción y distribución de la energía hasta el emplazamiento.

Para usar una unidad de medida coherente, se transforman todas las energías del emplazamiento, tanto las importadas como las exportadas, a una misma unidad de medida, en este caso, a kWh.

Una vez calculada la energía del emplazamiento en kWh se transforma esta energía en energía primaria utilizando unos factores de conversión de energía final a energía primaria.

En el caso de la energía eléctrica, para su conversión en energía primaria es necesario conocer cómo está producida dicha energía (eólica, nuclear, carbón, hidráulica, gas, etc). En España, la Comisión Nacional de los Mercados y la Competencia (CNMC) publica anualmente el mix de materia prima utilizado para la producción de la energía eléctrica de cada compañía distribuidora, lo que permite realizar de manera fácil la conversión de la energía final eléctrica a energía primaria.

El estándar admite los acuerdos financieros (virtuales) de compra de energía renovable como medida para contrarrestar el consumo de energía del emplazamiento, pero impone determinadas condiciones y límite de compra.

Finalmente, la definición de cero neto de energía requiere que la suma de las energías primarias netas que atraviesan la frontera del emplazamiento sea menor o igual a cero para los dos años más recientes de funcionamiento.

Para tener en cuenta el carbono en operación, el estándar 228 utiliza el dióxido de carbono equivalente (CO₂ eq) para normalizar y contabilizar los efectos de calentamiento de efecto invernadero de los diferentes gases de emisión implicados en la energía primaria del emplazamiento durante el periodo de 100 años posterior a su liberación. Sólo para aplicaciones específicas se admiten los factores de emisión considerando un horizonte de 20 años en el poder de calentamiento global de los gases.

Partiendo de la energía anual del emplazamiento calculada anteriormente, y aplicando de nuevo factores de emisión de gases de efecto invernadero (GEI) para cada tipo de combustible consumido en el emplazamiento, obtendremos las emisiones anuales de GEI. De nuevo, para el caso concreto de la energía eléctrica, la CNMC publica anualmente las emisiones de CO₂ eq para cada empresa comercializadora.

Un punto muy importante en la emisión de gases de efecto invernadero son las fugas de refrigerante de los sistemas de climatización de los edificios por su potencial para contribuir sustancialmente a la huella de carbono operativa, especialmente en los edificios existentes donde todavía se utilizan refrigerantes con un alto poder de calentamiento global (PCG). Estas fugas de refrigerante se pueden obtener bien por valores medidos por las empresas de mantenimiento de los equipos y, en caso de no disponer de datos, por aplicación de unos ratios de pérdidas en función del refrigerante y del sistema de refrigeración empleado.

El estándar también admite la compra de compensaciones de carbono como una medida de apoyo para mitigar las emisiones de GEI, aplicando unas limitaciones de compra de manera que sean menores o iguales a las emisiones de GEI producidas por la cantidad de fuga de refrigerante más un 20% de la energía importada al emplazamiento.

Al igual que para la energía, la definición de cero neto de carbono requiere que la suma de emisiones de gases de efecto invernadero netas que atraviesan la frontera del emplazamiento sea menor o igual a cero para los dos años más recientes de funcionamiento.

Aunque las tablas del estándar 228 están referenciadas fundamentalmente al mercado de Estados Unidos y Canadá, en el mercado español disponemos en la actualidad de datos suficientes para poder calcular tanto la energía primaria que se consume en un emplazamiento, como las emisiones de CO₂ eq. En concreto, en la herramienta unificada HULC del Ministerio de Industria se puede encontrar una tabla con los factores de conversión a energía primaria de los distintos combustibles y las emisiones de CO₂ eq.

Factores de paso de energía final. Fuente: Tabla del software HULC del Ministerio de Vivienda y Agenda Urbana.

El conocimiento del desempeño de nuestros edificios es fundamental para poder realizar una propuesta coherente y realista de las acciones a tomar para lograr una reducción de la energía y emisiones del edificio. En este sentido el Estándar 228 de Ashrae proporciona un método de evaluación que permite medir de manera sencilla, una vez realizado el cálculo, de qué manera van a impactar las decisiones que vayamos a tomar en los próximos años en la operación del edificio.

El seguimiento continuo del estándar puede dar pistas sobre los ajustes necesarios en la operación del edificio para lograr el objetivo de reducir la energía y el carbono en operación.

Este estándar es un paso más de Ashrae en su compromiso con la descarbonización, y se une a los estándares 100-2024, 105 y 240P con el objetivo de lograr un entorno construido totalmente descarbonizado en el año 2050.

De hecho, en junio del 2024, el Estándar 228 ha sido mencionado por el Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) en la definición nacional de edificios de cero emisiones.

El Estándar 228 de Ashrae proporciona una metodología de cálculo del desempeño cero neto de energía y de carbono que permite conocer de manera sencilla el estado actual de las propiedades hasta la publicación definitiva de los métodos de cálculo por parte de los países de la UE.