La calefacción y la refrigeración urbanas desempeñarán un papel importante en la futura demanda de energía debido al cambio climático

Los estudios actuales 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 el medio ambiente. Sin embargo, un grupo de investigación dirigido por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign se centra en las interacciones físicas, a menudo pasadas por alto, entre la infraestructura urbana y el medio ambiente que pueden contribuir a los microclimas locales y, en última instancia, al clima global.

Un nuevo estudio dirigido por Li Zhao, profesor de ingeniería civil y ambiental, enfatiza que el calor residual a pequeña escala a nivel de la ciudad proveniente de los esfuerzos de calefacción y refrigeración de propiedades residenciales y comerciales puede contribuir al clima local y al uso de energía. Los resultados del estudio han sido publicados en la revista Cambio climático natural.

“El calor generado por los sistemas de calefacción y refrigeración representa una porción sustancial del calor total generado en las áreas urbanas”, dijo Zhao. “Estos sistemas producen una gran cantidad de calor que se libera a la atmósfera dentro de las ciudades, haciéndolas más calientes y aumentando aún más la demanda de sistemas de refrigeración interiores, que añaden aún más calor al clima local”.

Este proceso es parte de lo que los investigadores llaman un circuito de retroalimentación fisiológica positiva entre el uso de sistemas de refrigeración 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 cualquier proyección de temperatura y demanda de energía considera. ¿Qué se debe hacer?

Según el estudio, un menor uso de calor conduciría a un menor calentamiento en el entorno urbano, lo que conduciría a un menor calentamiento urbano que el clima actual.

“Este proceso crea un circuito de retroalimentación física negativa que puede reducir la demanda de calefacción”, dijo Zhao. “Pero esto de ninguna manera anula el efecto de bucle de retroalimentación positiva. Más bien, nuestro modelo sugiere que podría polarizar la demanda estacional de electricidad, lo que crea sus propios problemas. Se requiere una planificación cuidadosa”.

Para incorporar estas contribuciones físicas pasadas por alto en el panorama general del cambio climático, el equipo utilizó un marco de modelado híbrido que combina el modelado dinámico del sistema terrestre y el aprendizaje automático para modelar la variabilidad del cambio climático urbano y evaluar la demanda global de energía de calefacción y refrigeración urbana en condiciones de incertidumbre. incluidos los desafíos espaciales y temporales que surgen del hecho de que las ciudades varían en ingresos, infraestructura y población. Tolerancias de densidad, tecnología y temperatura.

“Creo que el mensaje final de este estudio es que se necesitan estimaciones de energía que integren los efectos de las retroalimentaciones físicas positivas y negativas y se necesitan para evaluaciones más completas de los impactos climáticos, la formulación de políticas basadas en la ciencia y la sensibilidad climática sentarán las bases. para una planificación energética coordinada.”

El equipo de Zhao ya está aprendiendo cómo factorizar variables e incertidumbres como la humedad, los materiales de construcción y los futuros esfuerzos de mitigación del clima en sus modelos para mejorar las proyecciones 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 Gies de Illinois.

La Fundación Nacional de Ciencias y la Universidad ISEE de Illinois Urbana-Champaign apoyaron esta investigación.