Internacional. Se espera que las emisiones de gases de efecto invernadero de los acondicionadores de aire aumenten a medida que el crecimiento económico impulsa los esfuerzos para controlar la temperatura y la humedad, según un análisis realizado por científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) y Xerox PARC.
La investigación, que explora el impacto ambiental del control de la humedad, aparece en la revista Joule como "Impacto de la humedad en las emisiones de gases de efecto invernadero del aire acondicionado". Si bien la energía utilizada para alimentar los acondicionadores de aire tiene implicaciones claras en las emisiones de gases de efecto invernadero, el impacto de eliminar la humedad del aire ha escapado de 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 desafiante que la gente no ha resuelto desde que los acondicionadores de aire se convirtieron en algo común hace más de medio siglo”, dijo Jason Woods, ingeniero de investigación sénior del NREL y coautor del nuevo estudio. Sus coautores de NREL son Nelson James, Eric Kozubal y Eric Bonnema. Los colaboradores de Xerox PARC, una empresa de investigación y desarrollo que trabaja en formas de eliminar la humedad del aire de manera 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 a través de tecnologías de aire acondicionado disponibles comercialmente impacta el 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 que es 2.000 veces más potente que el dióxido de carbono, y 3) la fabricación y entrega 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 que se liberan anualmente, o el 3,94 % de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero. De esa cifra, 531 millones de toneladas provienen de energía gastada para controlar la temperatura y 599 millones de toneladas de remoción de humedad.
El resto de los 1.950 millones de toneladas de dióxido de carbono provienen de fugas de refrigerantes causantes del calentamiento global y de emisiones durante la fabricación y transporte de los equipos de aire acondicionado. El manejo de la humedad con acondicionadores de aire contribuye más al cambio climático que el control de la temperatura. Se espera que el problema empeore a medida que los consumidores en más países, particularmente en India, China e Indonesia, instalen rápidamente muchos más acondicionadores de aire.
“Es algo bueno y algo malo”, dijo Woods. "Es bueno que más personas puedan beneficiarse de una mayor comodidad, 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 cuadrícula fina que mide 1 grado de latitud por 1 grado de longitud. Dentro de cada celda de la cuadrícula, se consideraron las siguientes características: población, producto interno bruto, propiedad estimada de acondicionadores de aire per cápita, intensidad de carbono de la red y clima por hora. Ejecutaron casi 27.000 simulaciones en todo el mundo para edificios comerciales y residenciales representativos.
El cambio climático está afectando la temperatura ambiente y la humedad en todo el mundo, haciéndolo más cálido y húmedo. Como parte del estudio, los investigadores consideraron el impacto del cambio climático en el uso de energía del aire acondicionado para 2050. Por ejemplo, el estudio proyecta que el uso de energía del aire acondicionado aumente en un 14 % en el clima más cálido estudiado (Chennai, India) y en 41% en el más templado (Milán, Italia) para 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 hecho que la tecnología centenaria existente sea casi lo más eficiente posible”, dijo Woods. “Para lograr un cambio transformador en la eficiencia, debemos buscar diferentes enfoques sin las limitaciones del existente”.
La tecnología de compresión de vapor existente está optimizada para enfriar nuestros edificios mediante un "ciclo de compresión de vapor". Este ciclo utiliza refrigerantes dañinos para enfriar el aire lo suficientemente bajo como para exprimir su humedad, a menudo enfriando demasiado el aire y desperdiciando energía. La mejora del ciclo de compresión de vapor está alcanzando límites prácticos y teóricos, lo que apunta a la necesidad de dar el salto a una forma completamente nueva de enfriar y deshumidificar 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 vez que ese espacio tecnológico es el uso de ciclos de enfriamiento basados en desecantes líquidos, como las muchas tecnologías de aire acondicionado desecantes líquidos que 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 en que se controla la humedad y tiene un límite de eficiencia teórico que es 10 veces mayor que el ciclo de compresión de vapor solo. Una tecnología hipotética, con solo la mitad de este nuevo límite, reduciría las emisiones de energía de refrigeración en un 42 % en 2050, con el equivalente a evitar 2460 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. NREL es el principal laboratorio nacional del Departamento de Energía de EE. UU. para la investigación y el desarrollo de energías renovables y eficiencia energética. NREL es operado para el DOE por Alliance for Sustainable Energy LLC.
