La energía no se genera, ni se destruye: se transforma. En esta transformación, la calidad de la energía (exergía) se degrada, y es precisamente lo que mide la termoeconomía; una ciencia muy utilizada en la industria. Sin embargo, ha sido utilizada por primera vez en el departamento de Máquinas y Motores Térmicos de la UPV/EHU (España), para medir y gestionar las calidades energéticas de los edificios, es decir, para encontrar vías para su adecuada optimización.
Debido al crecimiento de la población y a la necesidad de contar con entornos saludables y cómodos, el consumo energético de los edificios ha aumentado considerablemente en los últimos años. “A nivel mundial, los edificios consumen un tercio de la energía, algo que resulta terrible. Por tanto, es imprescindible reducir el consumo de los edificios para limitar la demanda de energía y mejorar el sector de la construcción”, señala la investigadora del departamento de Máquinas y Motores Térmicos de la UPV/EHU Ana Picallo Pérez.
Para ello, esta investigación busca aplicar el concepto de termoeconomía en los edificios. La termoeconomía es una ciencia que mezcla la termodinámica y la economía. Según el primer principio de la termodinámica, la energía no se produce ni se destruye, se transforma, es decir, la energía se puede encontrar en formas diversas (electricidad, calor…) y se convierte de una forma a otra. Sin embargo, un tipo de energía no se puede transformar en otro al cien por cien; aunque la cantidad de energía se mantiene, la calidad se ve degradada por las pérdidas de la conversión. Esa es la base del segundo principio de la termodinámica y dicha calidad se mide a través de la exergía. La exergía es precisamente la base de la termoeconomía”, explica Ana Picallo.
“La idea fundamental es que aunque la energía se conserve, la exergía no se conserva, es decir, la exergía se destruye en las transformaciones energéticas. Así, aunque la energía no se pueda generar ni destruir, su calidad va disminuyendo. Esta pérdida de calidad se denomina destrucción de la exergía y tiene un coste. Por tanto, la termoeconomía tiene como objetivo evitar estas destrucciones y la degradación energética de los edificios”, comenta la investigadora de la UPV/EHU.
“Los edificios son sistemas complejos. De hecho, son muy dinámicos y tienen grandes dificultades, entre otras cosas porque las necesidades de cada usuario son imposibles de controlar en todo momento. Además, en el caso de los edificios, existe otra serie de factores a tener en cuenta además de las necesidades del usuario, como el ambiente exterior, etc. “, añade Picallo.
“Teniendo en cuenta todos estos factores y adecuando la termoeconomía a esa naturaleza dinámica de los edificios —dice Ana Picalllo—, hemos desarrollado un software que integra diversos usuarios y formas de funcionamiento, que nos ayuda a conocer los gastos derivados de la destrucción de la exergía; es la primera vez que se desarrolla para edificios”.
“La demanda de un edificio es amplia y cada tipo de energía tiene una calidad. Por un lado, la demanda de energía eléctrica de los aparatos de iluminación y electrodomésticos de las viviendas tiene una alta calidad. Por otra parte, las demandas como el calor o similares son de baja calidad. Para satisfacer la primera se utiliza la electricidad y para el segundo el gas natural o fuentes similares. Ambas fuentes tienen un alto nivel de calidad. Por lo tanto, en el segundo caso, estamos utilizando un tipo de energía de alta calidad para satisfacer una demanda de baja calidad y en este proceso se destruye mucha exergía”, explica Picallo. “Hay que utilizar otros sistemas como las energías renovables. No es viable continuar satisfaciendo las demandas de baja calidad con fuentes energéticas de alta calidad. Por lo tanto, es imprescindible garantizar la idoneidad entre la fuente energética y la demanda para reducir los gastos”, añade la investigadora.
La investigadora ha destacado que “en un futuro, nuestro objetivo es desarrollar un software de diagnóstico de edificios para cuantificar y testificar errores. Además, la termoeconomía nos ayuda a identificar dónde se producen los mayores destrozos de exergía y, si se identifican, daríamos un paso importante en la optimización de los edificios”.
Esta investigación se ha llevado a cabo en el marco de la tesis doctoral de Ana Picallo Pérez (Bilbao, 1991), titulada ‘Thermoeconomics. A tool for energy and economic evaluation of building termal systems / Termoekonomia. Eraikinen sistema termikoetan energia eta ekonomia ebaluatzeko tresna’ y dirigida por José María Sala Lizarraga, catedrático de Termodinámica y Física Química de la UPV/EHU. (Fuente: UPV/EHU)
