Los edificios Net Zero, aquellos que generan tanta energía como la que consumen, son actualmente una de las estrategias más poderosas para combatir el cambio climático. Para diseñar un edificio Net Zero es necesario integrar una gran cantidad de metodologías y tecnologías avanzadas capaces de optimizar al máximo la eficiencia energética, reducir al mínimo el consumo de recursos y aprovechar cada oportunidad en el uso de energías renovables.
El número de edificios Net Zero a nivel mundial creció un 700% entre 2015 y 2022, y se espera que continúe creciendo a una tasa anual del 12% hasta 2030, impulsado por normativas gubernamentales y los objetivos globales de reducción de emisiones de carbono. Más de 130 países han comprometido esfuerzos para alcanzar cero emisiones netas en el sector de la construcción para 2050, alineándose con los objetivos del Acuerdo de París para limitar el calentamiento global.
Aunque requieren de un esfuerzo importante de integración de tecnologías y ciencias de la construcción, los edificios Net Zero ya son una realidad alrededor del mundo, y también son viables en regiones como México, que destacan por su inmenso potencial en energías limpias y materiales sostenibles.
Hoy exploraremos algunas de las tecnologías emergentes que están facilitando la construcción de estos edificios, y que tú puedes integrar en tu proyecto trabajando con los diseñadores interdisciplinarios de Page.
Sistemas de energía renovable y microgrids: generación sostenible in situ
Uno de los pilares básicos para lograr que un proyecto sea Net Zero es la incorporación de sistemas de energía renovable, capaces de generar electricidad limpia directamente en el sitio del edificio.
Aunque hay muchas maneras de aprovechar las diversas fuentes de energía limpia disponibles en cada ubicación, los paneles solares destacan como una de las más eficientes y asequibles, pues captar luz solar y convertirla en electricidad puede lograrse de manera relativamente sencilla, especialmente cuando la estructura del edificio está diseñada específicamente para que las celdas solares aprovechen al máximo este recurso. Por ejemplo, una instalación de 500 metros cuadrados de paneles solares en un edificio comercial puede generar alrededor de 80,000 kWh/año, suficiente para cubrir el consumo eléctrico promedio de 20-25 hogares.
En años recientes, la eficiencia de los paneles fotovoltaicos ha mejorado notablemente, mientras que los costos de instalación han disminuido, haciendo de esta tecnología una opción cada vez más accesible. Los paneles solares también pueden almacenar el excedente de energía en baterías, lo que garantiza un suministro constante, incluso durante la noche o en días nublados. Para un edificio comercial promedio de 5,000 m², un sistema de baterías de 1 MW puede almacenar suficiente energía para cubrir la demanda energética durante las horas pico o durante cortes de suministro, ayudando a garantizar la continuidad energética sin depender de la red.
Las microturbinas eólicas, aunque menos comunes que los paneles solares, también son una excelente opción en regiones con abundante viento. Al combinar la energía eólica con la solar, se maximizan las capacidades de generación, ayudando a que los edificios Net Zero se mantengan energéticamente independientes durante todo el año. La energía solar y eólica son las dos más comunes y viables para incluir en un proyecto, pero cada locación presenta oportunidades únicas que hay que tomar en cuenta, por ejemplo, algunas zonas son ricas en energía geotérmica superficial.
Para integrar energías limpias, considerar instalaciones eléctricas autónomas o microgrids en el diseño también es necesario. Estas redes, alimentadas por energía renovable, permiten distribuir y almacenar energía de forma independiente y garantizan la resiliencia del edificio, ya que permiten que siga operando aunque existan fallas en la red principal, e incluso permiten compartir a la red local el exceso de electricidad generada.
Automatización y gestión energética inteligente
La eficiencia energética de los edificios Net Zero no solo depende de las fuentes de energía renovable, también de la optimización constante del consumo de energía mediante la automatización y la gestión inteligente.
Los sistemas de automatización de edificios, conocidos como BAS (Building Automation Systems), permiten un control avanzado de los sistemas de iluminación, calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC). Mediante herramientas de monitoreo energético en tiempo real, los datos clave sobre el uso de energía y la generación de recursos renovables se pueden convertir en acciones estratégicas, permitiendo detectar patrones de consumo y ajustar el rendimiento del edificio según sea necesario. Además, el análisis predictivo permite anticipar las demandas futuras de energía, lo que ayuda a evitar sobrecargas y mejorar el rendimiento energético general. Los edificios equipados con sistemas de gestión de energía basados en inteligencia artificial (IA) pueden reducir los costos operativos entre un 15% y un 30% al optimizar automáticamente la distribución y el uso de energía en tiempo real.
Con la integración de sensores conectados al Internet de las Cosas (IoT), los edificios pueden responder de manera dinámica a las necesidades energéticas, reduciendo e incluso eliminando el desperdicio de energía. En conjunto, todos estos sistemas son capaces de ajustar automáticamente el consumo energético en función de la ocupación y las condiciones ambientales.
Materiales de construcción sostenibles y soluciones de aislamiento
Para que un edificio sea verdaderamente sostenible o Net Zero, los materiales utilizados en su construcción deben seleccionarse en función de su capacidad de optimizar el consumo a largo plazo. El aislamiento de alta eficiencia es clave para minimizar las pérdidas de calor en invierno y la ganancia de calor en verano.
Pueden existir materiales muy ecológicos y locales con muy baja huella de carbono, pero que no generan el aislamiento adecuado, lo cual puede traducirse en equipos sobredimensionados de aire acondicionado. Alcanzar el equilibrio exacto es cuestión de combinar el aislamiento de los materiales con la tecnología, esto se puede lograr realizando ejercicios en software especializado que simula los diferentes materiales de muros, techos y ventanas, arrojando el desempeño energético que tendría. Materiales como la espuma de poliuretano, las ventanas de triple vidrio y los sistemas de aislamiento por vacío son algunas de las innovaciones que están llevando el rendimiento térmico de los edificios Net Zero a nuevos niveles, mejorando tanto la eficiencia energética como el confort interior.
Sistemas de refrigeración y calefacción eficientes
Los sistemas HVAC son responsables de hasta el 40% del consumo energético en edificios. Para reducir esta demanda, los edificios Net Zero emplean tecnologías avanzadas que aprovechan los recursos naturales para enfriar o caldear el interior, según sea necesario.
Por ejemplo, en climas calientes y secos, como los que caracterizan a gran parte del país, los sistemas de refrigeración por evaporación son una opción eficiente, ya que utilizan el principio de la evaporación para enfriar el aire, consumiendo menos energía que los sistemas de aire acondicionado convencionales. Combinados con estrategias de diseño pasivo, como la ventilación cruzada y los sombreados naturales, estos sistemas pueden reducir aún más la carga energética del edificio.
En climas fríos, las bombas de calor geotérmicas son una solución altamente eficiente para la calefacción y refrigeración, pues utilizan la temperatura constante del subsuelo para calentar o enfriar el edificio. Estas bombas tienen una eficiencia energética del 300% o el 400%, lo que significa que por cada unidad de electricidad consumida, se generan entre tres y cuatro unidades de calor. Además, se pueden integrar con sistemas de calefacción por suelo radiante y refrigeración pasiva, lo que maximiza el confort y minimiza el gasto energético.
Tecnologías de reciclaje y gestión del agua
Debido a su enfoque holístico, la sostenibilidad hídrica también es un componente fundamental en los edificios Net Zero. Para lograrlo, se implementan sistemas avanzados que permiten gestionar eficientemente el uso del agua, especialmente la captación de agua de lluvia y la reutilización de aguas grises. Mediante el diseño de sistemas innovadores, el agua captada se puede utilizar directamente para riego, inodoros y otros usos no potables.
Además, instalaciones eficientes, como grifos y duchas de bajo flujo, junto con inodoros de doble descarga, contribuyen a reducir el consumo de agua en el edificio. La tecnología avanzada en instalaciones sanitarias permite monitorear el uso de agua y ajustarlo automáticamente, asegurando una eficiencia hídrica óptima.
Certificaciones de sostenibilidad: impulsando la innovación hacia Net Zero
A nivel global, cada vez más ciudades y gobiernos están estableciendo normativas y objetivos para incentivar la construcción de edificios sostenibles. Organizaciones como el International Living Future Institute (ILFI) y el World Green Building Council (WGBC) promueven la certificación de edificios Net Zero, y más de 500 proyectos en todo el mundo ya han sido certificados bajo estas normativas, un número que sigue creciendo a medida que más países y ciudades implementan regulaciones estrictas. Estas regulaciones no solo benefician al medio ambiente, también mejoran la rentabilidad a largo plazo de los desarrollos, ya que los costos operativos se reducen drásticamente y los edificios se vuelven más atractivos para los ocupantes.
Lograr un edificio Net Zero no solo implica la integración de tecnologías avanzadas, también el cumplimiento de estándares globales de sostenibilidad.
Ciudades como Nueva York y Londres han implementado normativas que exigen que todos los edificios nuevos sean Net Zero para 2030, lo que está impulsando una transformación masiva en el diseño y construcción de infraestructuras sostenibles.
Page: diseñando edificios Net Zero y Carbon Positive
Ya mencionamos que la transición hacia los edificios Net Zero requiere una combinación de tecnologías avanzadas, materiales sostenibles y sistemas inteligentes de gestión energética. Algunos edificios Net Zero están diseñados para ser de energía positiva, lo que significa que generan más energía de la que consumen. Por ejemplo, el edificio Powerhouse Brattørkaia en Noruega genera 485,000 kWh/año, lo que es un 20% más que su demanda energética. Desde la integración de energías renovables hasta soluciones de automatización y reciclaje de agua, cada innovación es un paso clave hacia un futuro más sostenible que puedes garantizar para tu proyecto arquitectónico.
En Page, diseñamos soluciones a medida que te ayudan a alcanzar objetivos ambiciosos de sostenibilidad y a liderar el camino hacia un futuro ambientalmente responsable en tu industria. Nuestro equipo global multidisciplinario ha colaborado en el diseño de algunos de los proyectos Net Zero más importantes alrededor del mundo. Nuestros proyectos no solo pueden lograr el equilibrio en su consumo energético: también pueden contribuir activamente a reducir la cantidad de CO₂ en la atmósfera. A través de Building Sciences y energy modeling, vamos más allá que cualquier otra firma de arquitectura en México. ¿Listo para trabajar juntos?
Fuentes:
- World Green Building Council (WGBC): Datos sobre la adopción y normativas de edificios Net Zero.
- International Renewable Energy Agency (IRENA): Datos sobre el crecimiento de energías renovables en edificios.
- Bloomberg New Energy Finance (BNEF): Estudios sobre eficiencia energética y tecnologías de energía distribuida.
- International Energy Agency (IEA): Informes sobre tecnologías de almacenamiento y gestión energética.
- Rocky Mountain Institute (RMI): Reportes sobre el impacto de materiales sostenibles en la construcción.
- U.S. Department of Energy (DOE): Datos sobre bombas de calor y eficiencia en sistemas HVAC.
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