Las proyecciones energéticas globales actuales subestiman el impacto del cambio climático en los sistemas de calefacción y refrigeración urbanas en aproximadamente un 50% para 2099 si las emisiones de gases de efecto invernadero siguen siendo altas, informan los investigadores. Esta disparidad puede afectar profundamente una importante planificación energética sostenible para el futuro.
Los estudios existentes se centran principalmente en los circuitos de retroalimentación química, que son procesos a gran escala que implican interacciones complejas entre el uso de energía, las emisiones de gases de efecto invernadero y la atmósfera. Sin embargo, un grupo de investigación dirigido por la Universidad de Illinois Urbana-Champaign se está centrando en las interacciones físicas, a menudo pasadas por alto, entre la infraestructura urbana y la atmósfera que pueden contribuir a los microclimas locales y, en última instancia, al clima global.
Un nuevo estudio dirigido por el profesor de ingeniería civil y ambiental Lei Zhao enfatiza que el calor residual a pequeña escala a nivel de ciudad proveniente de esfuerzos de calefacción y refrigeración en propiedades residenciales y comerciales puede tener impactos importantes en el clima local y el uso de energía. Los resultados del estudio fueron publicados en la revista. El cambio climático en la naturaleza.
“El calor generado por los sistemas de calefacción y refrigeración es una parte importante del calor total generado en las zonas urbanas”, dijo Zhao. “Estos sistemas generan una gran cantidad de calor que se libera a la atmósfera dentro de las ciudades, haciéndolas más calientes y aumentando la demanda de sistemas de refrigeración interiores, que aportan más calor al clima local”.
Este proceso es parte de lo que los investigadores llaman un circuito de retroalimentación física positiva entre el uso del sistema de refrigeración de los edificios y el calentamiento del entorno urbano local. Los autores también señalan que el aumento de las temperaturas debido al cambio climático podría reducir potencialmente la demanda de energía durante los meses más fríos, un circuito de retroalimentación negativa que debe considerarse en cualquier proyección de temperatura y demanda de energía.
Según el estudio, una menor calefacción daría como resultado una menor liberación de calor al entorno urbano, lo que induciría un calentamiento urbano menor que el clima actual.
“Este proceso forma un circuito de retroalimentación fisiológica negativa que puede reducir la demanda de calefacción”, dijo Zhao. “Pero esto no descarta de ninguna manera un efecto de bucle de retroalimentación positiva. En cambio, nuestro modelo sugiere que puede polarizar la demanda estacional de electricidad, lo que crea sus propios problemas que requieren una planificación cuidadosa”.
Para incorporar estas contribuciones físicas desatendidas en el panorama general más amplio del cambio climático, el equipo utilizó un marco de modelado híbrido que combina el modelado dinámico del sistema terrestre y el aprendizaje automático para examinar la demanda global de energía de calefacción y refrigeración urbana bajo la variabilidad e incertidumbre del cambio climático urbano: ciudades. , incluidos los desafíos espaciales y temporales debidos a las variaciones en los ingresos, la infraestructura, la densidad de población, la tecnología y la tolerancia a la temperatura.
“Creo que la moraleja de este estudio es que se necesitan proyecciones energéticas que integren los efectos de los ciclos de retroalimentación física positivos y negativos y formarán la base para evaluaciones más integrales del impacto climático, formulación de políticas con base científica y coordinación en materia de clima. temas sensibles.” Planificación Energética.”
El equipo de Zhao ya está aprendiendo cómo factorizar aún más variables e incertidumbres como la humedad, los materiales de construcción y los futuros esfuerzos de mitigación del clima en sus modelos para mejorar las estimaciones de la demanda de energía.
Zhao también está afiliado al Instituto de Sostenibilidad, Energía y Medio Ambiente, el Centro Nacional de Aplicaciones de Supercomputación y la Facultad de Negocios Zeiss de Illinois.
La Fundación Nacional de Ciencias y la Universidad ISEE de Illinois Urbana-Champaign apoyaron esta investigación.