Para la reducción de CO2 de los edificios existentes, las bombas de calor son mejores que la eficiencia

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Durante más de un año, he estado tirando de un hilo específico de reducción de emisiones de CO2e relacionado con el parque de edificios existente. En septiembre de 2019, hice una evaluación de la eficiencia frente a las ganancias de electrificación para los edificios y afirmé que la electrificación generaría más valor de CO2e y que la eficiencia se convertiría simplemente en un problema de gestión del presupuesto del edificio.

Figura 1: Gráfico por autor

Hice un montón de trabajo para comprender las bombas de calor, el HVAC en general y incorporé CO2e en el año siguiente, parte de ello con colaboradores mientras analizamos el mosaico de regulaciones municipales que desaceleran la rápida transformación que requiere la sociedad. Eso llevó a la Figura 1, que muestra que con solo abordar los peores edificios comerciales y reemplazar su HVAC envejecido con bombas de calor modernas, podríamos ahorrar un par de megatoneladas al año, aproximadamente el 1% del objetivo de reducción total de Canadá para 2030. Estos peores edificios eran aproximadamente el 10% del stock de edificios comerciales con hornos de gas, aire acondicionado envejecido y envolventes con muchas fugas. El carbono incorporado es un costo hundido, pero fue posible hacer algo con respecto a los hornos de gas y los refrigerantes de alto potencial de calentamiento global en condiciones de aire con fugas, es decir, reemplazarlos con una bomba de calor alimentada eléctricamente con un gran coeficiente de rendimiento porque simplemente movía el calor en lugar de crearlo, y refrigerantes de bajo potencial de calentamiento global según la Enmienda de Kigali al Protocolo de Montreal del que Canadá es signatario.

Variación anual en CO2e y costos por provincia al reemplazar HVAC heredado con bombas de calor

Figura 2: Gráfico por autor

Esto, naturalmente, me hizo preguntarme si las diferencias por provincia serían marcadas y si habría lugares claros donde las bombas de calor tuvieran más sentido que otras. En un par de artículos, publiqué los resultados de las extensiones de mi modelo para mostrar ahorros en CO2e y costo por año para los peores edificios comerciales, teniendo en cuenta el precio del carbono de $ 170 por tonelada de CO2e para 2030. La Figura 2 deja en claro que las provincias tienen propuestas de valor muy diferentes para las bombas de calor, con el muy alto CO2e por kWh y el precio minorista por kWh (un hallazgo extrañamente irónico dada la supuesta baratura de la generación de combustibles fósiles) las provincias de Alberta y Saskatchewan no ven beneficios del despliegue de la bomba de calor en CO2e o evitación de costes, asumiendo las intensidades de emisión y los precios actuales.

Megatoneladas ahorran CO2e en Alberta con la descarbonización de la red debido al precio del carbono de $ 170 por tonelada de CO2

Figura 3: Gráfico por autor

Por supuesto, esos $ 170 por tonelada de CO2e descarbonizarán incluso a Alberta con combustibles fósiles pesados, según otro artículo que hice al evaluar los impactos del precio del carbono. Eso también será cierto para Saskatchewan, lo que significa que ambas provincias verán ahorros de CO2e mucho mejores para 2030 que en la actualidad. Como muestra la Figura 3, Alberta ya iba a descarbonizar su red debido a la combinación del inicio del proceso de eliminación del objetivo de generación por parte del gobierno de Notley y el menor precio del carbono del gobierno federal. Sin embargo, un precio del carbono más alto significará un recargo de $ 0.06 por kWh sobre el costo mayorista de generación de electricidad con gas natural, por lo que la mayor parte de la generación de gas natural será reemplazada por energías renovables más baratas, de ahí la descarbonización acelerada y mayor que proyecta mi modelo.

Sin embargo, la pregunta fundamental es una de las mejoras de eficiencia para los edificios existentes frente a la sustitución de los hornos de gas y el aire acondicionado envejecido por bombas de calor modernas. Con ese fin, amplié mi modelo una vez más, esta vez con ahorros de eficiencia. Como recordatorio, la eficiencia de la envolvente del edificio se mide en litros por segundo / cuadrado a 75 pascales (lps / m2 a 75 Pa). Básicamente, los orificios de ventilación absolutamente necesarios del edificio están sellados, una bomba grande empuja aire hacia el edificio a una presión de 75 pascales, luego se mide la pérdida de presión y se promedia sobre el área cuadrada del espacio del piso del edificio. El edificio canadiense medio es de 6,9 ​​lps / m2 @ 75 Pa, según los estudios citados en los diversos artículos. La mediana de los peores edificios, el que utilicé para estas evaluaciones, es de 30 lps / m2 a 75 Pa.

Los peores edificios son realmente difíciles de convertir en edificios medianos. Llevarlos a ese estándar requeriría nuevas ventanas, puertas, abrir todas las paredes exteriores y aislar, aislar el techo y probablemente también reemplazar el techo. Es una gran renovación. Pero siempre hay frutos a la mano en las modernizaciones de eficiencia, y los análisis de costo-beneficio de los evaluadores generalmente brindan un valor por artículo y se llega a algún compromiso. He modelado una mejora a la mitad de la mediana, o alrededor de 18,5 lps / m2 a 75 Pa.

Toneladas de CO2e y ahorro de costes con medidas de eficiencia por provincia

Figura 4: gráfico por autor

Estas medidas de eficiencia son casi inversas a las intervenciones de la bomba de calor provincia por provincia según la Figura 4, con los escenarios de electricidad costosa y pesada de combustibles fósiles de Alberta y Saskatchewan que muestran los mejores ahorros en todos los ámbitos.

Pero, ¿cómo se compara esto con el escenario de la bomba de calor por provincia?

Toneladas de CO2e ahorradas en bombas de calor vs eficiencia por provincia

Figura 5: cuadro por autor

La Figura 5 muestra que las bombas de calor son las ganadoras en las redes con menor contenido de carbono en toda la provincia. Les recordaré que todas las redes se descarbonizan y lo harán aún más rápido ahora que el precio del carbono aumentará a $ 170 por tonelada. Para el 2030, mi proyección es que la intensidad de carbono de la red de Alberta por kWh será inferior a la mediana de Canadá hoy en día, aproximadamente 3,5 veces la intensidad actual de Ontario. Como muestra la Figura 5, eso significa que las bombas de calor también serán ganadoras de CO2e en Alberta en los próximos años. Mi tesis sobre eficiencia frente a electrificación y descarbonización de hace más de un año se nota en los números.

Ahorro de costes anuales por edificio con bombas de calor frente a eficiencia

Figura 6: gráfico por autor

Esta es una perspectiva interesante en una perspectiva por provincia que se muestra en la Figura 6. Si bien las bombas de calor son las claras ganadoras en términos de Co2e, la eficiencia es la ganadora por un costo anual de energía por perspectiva de edificio, especialmente en las provincias de alto costo de electricidad de Alberta y Saskatchewan. Es interesante que Quebec es la única provincia donde los ahorros por eficiencia no ahorran más dinero, pero los edificios de Quebec también son ya los edificios más eficientes del país y su electricidad es más barata.

Desde una perspectiva de política gubernamental, la lección es clara. Las bombas de calor y la descarbonización de las redes son los factores que favorecen el cambio climático para los edificios existentes. Para los propietarios de edificios, los ahorros de costes anuales son mayores, a veces mucho mayores, para las medidas de eficiencia. Eso significa que la acción gubernamental para cerrar la brecha fiscal para los propietarios de edificios para la intervención de la bomba de calor y la descarbonización de la red es la máxima prioridad, y que las medidas de eficiencia deben dejarse en manos de los propietarios de edificios.

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