Conoce la integración de microgrids en edificios sostenibles

La arquitectura sostenible busca constantemente nuevas formas de reducir el impacto ambiental y mejorar la eficiencia energética de los edificios. Para esto, existen muchas estrategias que tienen que ver con el diseño inteligente, con la elección de materiales que tengan menor huella de carbono y con la integración de tecnologías sostenibles emergentes, como las microgrids o microredes, sistemas de energía descentralizada que permiten la generación, distribución y gestión local de electricidad  a partir de fuentes renovables. 

Hoy exploraremos cómo las microgrids pueden integrarse en el diseño de edificios innovadores y sus beneficios en términos de resiliencia energética, pues ofrecen alternativas confiables para el suministro cuando las fuentes principales llegan a interrumpirse. 

¿Qué son las microgrids?

Las microgrids son sistemas eléctricos locales que pueden operar tanto conectados a la red eléctrica principal como de forma independiente, permitiendo una gestión eficiente y flexible de la energía generada y consumida en un área específica, como un edificio, campus o comunidad.

Las microgrids funcionan mediante la integración de diversas fuentes de energía, como paneles solares, turbinas eólicas y sistemas de almacenamiento (baterías). Estas fuentes se conectan a través de un sistema de distribución local, que puede desconectarse de la red principal en caso de cortes de energía o fluctuaciones, operando de manera autónoma. Un sistema de control avanzado supervisa en tiempo real el flujo de energía entre las fuentes de generación, almacenamiento y consumo, asegurando un suministro eficiente y balanceado. Esta capacidad para "aislarse" en modo isla es clave para aumentar la resiliencia energética en edificios sostenibles.Además, las microgrids pueden priorizar el uso de energía renovable, almacenando el excedente en baterías para su uso posterior, lo que reduce la dependencia de la red eléctrica convencional y optimiza el uso de recursos disponibles localmente. En combinación con sistemas de gestión inteligentes, las microgrids permiten equilibrar la oferta y demanda de energía según las necesidades en tiempo real.

A diferencia de los sistemas eléctricos tradicionales, las microgrids ofrecen una mayor autonomía y control sobre la energía, lo que es especialmente valioso en edificios sostenibles que buscan maximizar el uso de energía renovable y minimizar la dependencia de la red convencional. Están ganando cada vez más popularidad no solo en edificios comerciales y corporativos, también en desarrollos residenciales que buscan una mayor independencia energética y sostenibilidad. Proyectos de comunidades sostenibles están adoptando microgrids para crear barrios enteros autosuficientes en términos de energía, estableciendo un nuevo estándar en el diseño urbano sostenible.

En 2023, el mercado global de microrredes alcanzó un valor de 17.800 millones de dólares y se proyecta que crezca a una tasa anual compuesta (CAGR) del 20,5% entre 2024 y 2032. Este crecimiento está impulsado por la creciente demanda de soluciones energéticas fiables y resilientes en áreas remotas e infraestructuras críticas. 

Beneficios de las microgrids en arquitectura sostenible

Reducción de la huella de carbono: Las microgrids permiten que los edificios generen su propia energía a través de fuentes renovables, reduciendo significativamente la dependencia de fuentes fósiles.

Generación de energía local: Integrar tecnologías de generación que aprovechen fuentes de energía limpia locales minimiza las pérdidas asociadas con la transmisión de energía a largas distancias. Por ejemplo, en México, estas iniciativas han permitido que comunidades rurales e indígenas establezcan y operen sus propias redes de comunicación, mejorando el acceso a servicios básicos y fortaleciendo la autonomía tecnológica.

Resiliencia energética: Las microgrids pueden operar de forma autónoma durante cortes de energía, algo especialmente importante para infraestructuras críticas que requieren un suministro ininterrumpido, como hospitales, centros de datos y centrales de servicios de emergencia. 

Gestión inteligente: Las microgrids permiten priorizar el uso de energía renovable y almacenar el exceso en baterías para su uso posterior, mejorando la eficiencia y reduciendo los costos operativos.

Es importante considerar que las innovaciones en almacenamiento de energía, como las baterías de iones de litio de mayor capacidad y las tecnologías de hidrógeno, están impulsando la eficiencia y capacidad de las microgrids. Además, la integración con sistemas de inteligencia artificial y machine learning permite una gestión más sofisticada y predictiva de la energía, ajustando el suministro en función de la demanda y las condiciones climáticas.

¿Cómo se integran las microgrids en el diseño de edificios sostenibles?

Las microrredes ofrecen a empresas y edificios la capacidad de adoptar un enfoque proactivo en la gestión energética, combinando descarbonización, gestión activa de la energía y recursos energéticos distribuidos. Esto permite alcanzar objetivos de ahorro y sostenibilidad.

La integración de microgrids en edificios sostenibles, idealmente comienza en la fase de diseño conceptual. Es crucial considerar desde el inicio cuáles son las fuentes de energía renovable más viable en la zona, así como la infraestructura necesaria para todas las instalaciones, como espacio para paneles solares o turbinas, y sistemas de almacenamiento de energía. 

Las microgrids pueden hacer una excelente sinergia con otras tecnologías sostenibles, como sistemas de calefacción y refrigeración eficientes, iluminación LED y gestión inteligente del agua, creando un edificio altamente eficiente en todos los aspectos de su operación. Los arquitectos y diseñadores deben trabajar estrechamente con los ingenieros para asegurar que las  microgrids se integren de manera óptima con el diseño del edificio y sus sistemas energéticos.

Aunque la implementación de microgrids puede implicar un costo inicial significativo, los beneficios en términos de ahorro energético y resiliencia son muchos. Además, existen incentivos y financiamientos disponibles para proyectos de energía renovable que pueden ayudar a reducir los costos iniciales. Mediante un análisis de viabilidad económica que considere los costos de instalación, mantenimiento y los ahorros proyectados a lo largo de la vida útil del sistema, casi siempre es posible determinar que la inversión vale la pena. 

Finalmente, la implementación de microgrids puede estar sujeta a regulaciones locales y normativas de interconexión con la red eléctrica principal. Es importante trabajar con expertos en regulación energética para asegurar el cumplimiento de todos los requisitos legales y técnicos.

Un ejemplo destacado es el proyecto de la Universidad de California en San Diego, que ha desarrollado una de las microgrids más avanzadas del mundo. Esta instalación integra energía solar, baterías y sistemas de cogeneración, proporcionando más del 80% de la energía necesaria para suministrar electricidad, calefacción y refrigeración a su campus de 450 hectáreas y 45,000 personas. Consiste en dos turbinas de gas de 13.5 MW, una turbina de vapor de 3 MW y una instalación solar de 1.2 MW, almacenamiento térmico y enfriadores para HVAC, además de una celda de combustible de 2.8 MW que funciona con metano residual.

El sistema se gestiona con software Paladin y VPower, optimizando el uso energético en tiempo real.

Page: integrando más energía sostenible en proyectos arquitectónicos

La integración de microgrids en edificios es un paso importante hacia una arquitectura más eficiente y resiliente. Los beneficios de la generación de energía local, la capacidad de operar independientemente de la red y la contribución a la reducción de la huella de carbono hacen de las microgrids una solución ideal para proyectos que buscan ser icónicamente sostenibles.

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