La planeación y diseño de instalaciones está en constante evolución para adaptarse a las nuevas tendencias de eficiencia energética. Hoy en día, es necesario diseñar edificios con bajo consumo energético y que también implementen estrategias para gestionar, producir y re-utilizar los recursos energéticos de manera sostenible.
Hoy exploraremos cómo la arquitectura y la ingeniería pueden integrar estas estrategias con las nuevas tecnologías derivadas de las innovaciones energéticas más recientes para crear instalaciones cada vez más resilientes y que dependan menos de las fuentes externas de energía.
¿Qué entendemos por planeación y diseño de instalaciones?
La planeación y diseño de instalaciones abarca un proceso integral que incluye la conceptualización, diseño y construcción de espacios corporativos, hospitalarios, de hospitalidad, académicos e industriales, tales como plantas de manufactura, bodegas logísticas y laboratorios. Este proceso involucra la selección de materiales y equipos adecuados, la integración de tecnologías avanzadas y el desarrollo de un diseño arquitectónico enfocado a maximizar la funcionalidad y promover la eficiencia energética.
La planeación y diseño de las instalaciones tienen un impacto directo en el desempeño energético del ciclo de vida de un edificio. Un diseño adecuado puede optimizar significativamente el consumo de energía, y mejorar la eficiencia en la operación y mantenimiento del mismo, disminuyendo los costos a largo plazo. Además, un diseño bien planificado puede facilitar la coordinación entre disciplinas, mejorando también los tiempos en la construcción. Además se pueden integrar tecnologías emergentes, como lo son la generación de energía en sitio, almacenamiento de energía y microrredes, tratamiento o calentamiento de agua y otros sistemas y tecnologías que permiten una gestión más flexible y resiliente de los recursos energéticos.
La eficiencia energética no solo se logra mediante la incorporación de tecnologías avanzadas, sino también a través de estrategias de diseño pasivo. Esto incluye la orientación del inmueble, el uso de materiales de construcción para la envolvente con alta capacidad de aislamiento térmico, ventanas y fachadas diseñadas para aprovechar la luz natural, y sistemas de ventilación que minimicen la necesidad de calefacción y aire acondicionado.
Planeación y diseño de instalaciones alineado con el modelo energético 4D
El modelo energético 4D es una estrategia integral para la gestión energética que se basa en cuatro pilares fundamentales:
Descarbonización: Para cumplir con los objetivos del Acuerdo de París, el mundo necesita reducir las emisiones de carbono en un 45% para 2030 y llegar a cero emisiones netas para 2050. Se busca reducir al máximo las emisiones de carbono de una instalación mediante la adopción de materiales de bajo impacto ambiental y fuentes de energía renovable y tecnologías limpias. Esto implica una inversión significativa en materiales con baja huella de carbono y en energía solar, eólica o geotérmica, dependiendo de la disponibilidad local de recursos, pero siempre persiguiendo una disminución en la dependencia a combustibles fósiles, que son uno de los principales responsables del incremento en las emisiones de CO₂. Se estima que los edificios sostenibles con tecnologías innovadoras pueden reducir sus emisiones de carbono en un 50% en comparación con edificios convencionales.
Digitalización: Se refiere a la incorporación de tecnologías digitales en la gestión, monitoreo y distribución de la energía. Esto incluye el uso de sistemas inteligentes, sensores IoT, y análisis de datos en tiempo real para optimizar el consumo energético y mejorar la eficiencia operativa.
Descentralización: Implica la distribución de la generación de energía a través de microrredes y sistemas locales. Esto reduce la dependencia de grandes plantas de energía regionales y facilita la incorporación de fuentes de energía renovable a pequeña escala.
Democratización: Este pilar busca garantizar que todos los sectores de la sociedad tengan acceso a energía limpia y asequible, fomentando la participación comunitaria en la gestión energética.
Alinear la planeación y el diseño de instalaciones con el modelo energético 4D significa adoptar un enfoque integral que considere cada uno de estos aspectos clave desde la etapa de diseño inicial de las instalaciones hasta la implementación final del proyecto. Obviamente, para lograrlo se necesita una visión a largo plazo y una colaboración estrecha entre arquitectos, ingenieros y especialistas en energía.
Son varias las preguntas que debemos hacernos en la fase de diseño para que un proyecto responda adecuadamente al modelo energético 4D de acuerdo con su contexto particular. Por ejemplo:
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Según su ubicación, ¿Conviene más incorporar paneles solares, turbinas eólicas, o sistemas de calefacción y refrigeración geotérmica?
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¿Qué impacto económico a corto, mediano y largo plazo tendrá implementar sistemas de gestión de edificios inteligentes (BMS) y mircrogrids que monitoreen y controlen el uso de energía?
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¿Qué estrategias se pueden implementar en las distintas disciplinas de las ingenierías que ayuden a optimizar el consumo energético y eficientar el desempeño de los sistemas?
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¿Qué sistemas de generación y almacenamiento de energía conviene más utilizar?
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¿Cómo el diseño de estas instalaciones puede contribuir a la democratización energética en la comunidad?
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¿Es posible que el proyecto no solo produzca su propia energía, sino que pueda proporcionar energía adicional a la red local?
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¿Es viable la instalación de estaciones de carga accesibles para vehículos eléctricos?
6 tendencias de innovación energética para la planeación y diseño de instalaciones
Veamos seis tendencias clave que los arquitectos, ingenieros y diseñadores de instalaciones deben tener muy presentes desde el inicio al momento de idear un nuevo proyecto:
Diseñar para aprovechar mejor las fuentes de energía renovable
Se espera que la capacidad global de energía renovable aumente en un 50% para 2025, lo que representa una adición de 1,200 GW de energía limpia, liderada por la solar y la eólica.
Se trata de considerar aspectos de diseño específicamente pensados para que los edificios e instalaciones aprovechen mejor los sistemas de energía renovable. Por ejemplo, al momento de proyectar una nave industrial, el techo puede diseñarse de forma que se incremente el área disponible para paneles solares, y con la inclinación adecuada para que reciban la mayor cantidad de luz durante el día. En algunos casos, también se pueden instalar paneles solares en las fachadas de los edificios, maximizando la superficie de captación de energía.
Otro ejemplo son los tubos solares, que pueden canalizar la luz del sol hacia el interior del edificio, reduciendo la necesidad de iluminación artificial durante el día, lo cual es particularmente útil en edificios con espacios interiores sin acceso directo a ventanas.
Diseñar instalaciones para la eficiencia energética en sinergia
Los edificios representan alrededor del 40% del consumo de energía global y son responsables de aproximadamente el 30% de las emisiones de carbono.
Esto implica utilizar estrategias de diseño y tecnologías que interactúan y se complementan para conseguir la máxima eficiencia de los mismos. Mediante la implementación de tecnologías de eficiencia energética en instalaciones nuevas, se puede reducir el consumo energético hasta en un 30% y un 50%, por ejemplo, utilizar economizadores para aprovechar el flujo de aire natural, según su estado en el exterior, además de mejorar los materiales de la envolvente, puede reducir el consumo energético en sistemas HVAC, minimizando la cantidad de energía utilizada para acondicionar los espacios interiores.
Diseñar tomando en cuenta la electrificación de la industria
La electrificación de la industria está en aumento, impulsada por la necesidad de reducir las emisiones de carbono. Esto requiere diseñar instalaciones que soporten un mayor uso de electricidad, como estaciones de carga para vehículos eléctricos, sistemas de almacenamiento de energía y la adaptación de infraestructuras eléctricas para manejar mayores cargas. La electrificación también implica integrar sistemas de energía renovable y tecnologías de almacenamiento para asegurar un suministro energético estable y sostenible.
Diseñar instalaciones para redes eléctricas 100% digitalizadas
El valor del mercado de redes inteligentes se espera que alcance los $61.3 mil millones de dólares para 2025, impulsado por la integración de energía renovable, la electrificación de transporte y la digitalización de los sistemas eléctricos. Las redes inteligentes pueden reducir las pérdidas de transmisión y distribución de energía en un 5% y un 10%, y mejorar la fiabilidad del suministro mediante la respuesta en tiempo real a la demanda y la gestión de activos.
La digitalización de las redes eléctricas es una tendencia en expansión para mejorar la eficiencia y la resiliencia del suministro eléctrico. Esto incluye la implementación de tecnologías de IoT, sensores inteligentes y sistemas de gestión de energía que permiten la monitorización y el control en tiempo real de todos los aspectos de la red eléctrica. Las redes eléctricas digitalizadas facilitan la integración de fuentes de energía renovable y permiten una respuesta rápida a cambios en la demanda energética.
Diseño óptimo para almacenamiento y gestión de energía
Cuando hablamos de aprovechar fuentes de energía renovable en el diseño de instalaciones, necesariamente también estamos hablando de almacenamiento de energía para garantizar un suministro constante. Esto incluye el diseño de instalaciones con baterías de alta capacidad, sistemas de almacenamiento térmico y tecnologías de hidrógeno. La gestión óptima de la energía almacenada permite equilibrar la oferta y la demanda, reducir costos y mejorar la sostenibilidad energética.
El mercado de almacenamiento de energía (particularmente baterías) se estima que crecerá a una tasa anual de 23% entre 2020 y 2025, con un valor proyectado de más de $20 mil millones de dólares. Las baterías de ion-litio, la opción más común para sistemas de almacenamiento, tienen una eficiencia de ciclo de entre 85% y 95%, lo que las convierte en una herramienta esencial para equilibrar la oferta y la demanda de energía renovable.
Page: planeación y diseño de instalaciones que se alinea con la energía Mexicana
En Page, nuestro equipo de diseño de instalaciones no solamente incorpora las tendencias globales en energía y sostenibilidad más importantes en cada nuevo proyecto. También tomamos en cuenta las particularidades del entorno energético en México, y las oportunidades y desafíos que enfrentan las empresas en el país para lograr una gestión energética más eficiente, autónoma y confiable.
Nuestro enfoque se centra en crear soluciones personalizadas que no solo cumplan con los requisitos energéticos actuales, sino que también anticipen las futuras necesidades del mercado. Contáctanos para descubrir cómo podemos ayudarte a aprovechar al máximo las innovaciones energéticas disponibles para tu empresa. Si puedes imaginarlo, nosotros podemos diseñarlo y construirlo.
FUENTES:
- International Energy Agency (IEA): Informes sobre energías renovables y eficiencia energética.
- Bloomberg New Energy Finance (BNEF): Estudios sobre el crecimiento de la energía solar, eólica y el mercado de hidrógeno verde.
- Global Energy Storage Database (GESDB): Datos sobre almacenamiento de energía y eficiencia.
- McKinsey & Company y Deloitte: Estudios sobre el futuro de la energía limpia y tecnologías emergentes en infraestructura energética.
- International Renewable Energy Agency (IRENA): Informes sobre el despliegue de renovables y redes inteligentes.
- U.S. Department of Energy (DOE): Datos sobre microgrids y almacenamiento de energía.
- Rocky Mountain Institute (RMI): Reportes sobre eficiencia energética en edificios y tecnologías innovadoras.
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