Regresa el invento energético abandonado de la década de 1990
En 1991, un grupo de científicos presentó una patente para lo que parecía ser un gran avance en la solución de uno de los peores problemas de eficiencia energética de Estados Unidos.
Investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley han creado una ventana de vidrio «delgada de triple acristalamiento». En teoría, las ventanas mejor aisladas tienen el potencial de reducir el consumo anual de energía de calefacción de edificios en un 39 % y reducir los costos de aire acondicionado en un 28 %.
Pero el avance fue olvidado.
«No va a ninguna parte», explicó el investigador de Berkeley Lab, Robert Hart, quien ahora dirige el equipo que inventó la ventana.
En 1991, las ventanas de doble panel eran lo último en los Estados Unidos, y todavía lo son.
Al agregar una capa delgada de vidrio en el medio de la ventana y sellarlo con un gas inerte como el criptón, el equipo de Berkeley lo hizo más liviano y eficiente, lo que significa que reduce las emisiones.
Pero luego, el equipo descubrió que el panel de vidrio en el medio, aproximadamente una vigésima parte de una pulgada, fue rechazado por los fabricantes de ventanas estadounidenses. Es muy caro.
«No se pudo hacer», como dijo Hart en una entrevista, y Berkeley detuvo su investigación.
Esto podría tener consecuencias a largo plazo. Los edificios utilizan el 75 por ciento de la electricidad del país, según el Departamento de Energía. La agencia dijo el mes pasado que las ventanas mejoradas tienen un «enorme potencial» para ayudar a Estados Unidos a cumplir su objetivo de lograr cero emisiones netas de gases de efecto invernadero para 2050.
Las ventanas siguen siendo una de las mayores barreras para la eficiencia de los edificios. Berkeley Lab estimó recientemente que les cuestan a los propietarios de viviendas y edificios de EE. UU. hasta $ 40 mil millones al año.
El enfoque europeo del problema es más radical. Suecia y Dinamarca desarrollaron ventanas de triple acristalamiento a principios del siglo XX utilizando vidrio ordinario. A mediados de la década de 1980, los países comenzaron a incorporarlos en los códigos de construcción.
El físico y profesor universitario alemán Wolfgang Feist llevó el problema más allá. En 1991 comenzó a defender lo que llamó el «Movimiento de la Casa Pasiva».
En 1991, él y sus socios académicos recibieron apoyo del estado alemán de Hesse para diseñar y construir cuatro casas pasivas en Darmstadt. El techo, las paredes y las ventanas están súper aislados. El objetivo es una casa o edificio que requiera un 75% menos de energía que una nueva estructura convencional.
Según el Instituto de Casas Pasivas, que Feist fundó más tarde, se construyeron un total de 5.251 Casas Pasivas o edificios en todo el mundo. De estos, solo 133 están ubicados en Estados Unidos, donde históricamente los precios de la energía han sido más baratos.
(Quizás la casa pasiva más famosa de Estados Unidos fue construida por el físico y fundador del Rocky Mountain Institute, Amory Lowens, un grupo de expertos centrado en cuestiones ambientales y de energía. La casa incluye una habitación donde Lovens cultiva plátanos y limones al sol, que también proporciona la mayor parte de la calefacción. A veces se refiere a la casa como un «experimento continuo»).
Más tarde, los alemanes ampliaron sus esfuerzos mediante la construcción de hospitales pasivos y estaciones de policía. Los experimentos en Europa ayudaron a inspirar códigos de construcción más estrictos, lo que llevó a los constructores a comprar mejores ventanas.
Solo esperar a que surja una mejor tecnología no conducirá a emisiones netas cero para 2050, como dijo recientemente Feist. «Necesitamos tomar la decisión correcta de vez en cuando», dijo.
En 2003, el equipo de Berkeley Lab decidió volver a intentarlo con ventanas «triple delgadas».
3 paneles, 30 años después
El físico y experto en diseño arquitectónico Stephen Selkowitz, exlíder del equipo, explicó en un artículo reciente que el rendimiento térmico de las ventanas y su relación con las facturas de energía «no solo ha sido confuso para los propietarios, también confunde a muchos constructores y arquitectos». .»
Los problemas de construcción en los EE. UU. se abordan mediante códigos de construcción, “por lo que hay pocos incentivos para encontrar productos de mejor rendimiento”, señala Selkowitz, ahora consultor. Las casas estadounidenses suelen tener una construcción de 2 × 4 y requieren ventanas más livianas que las casas europeas más pesadas.
Cuando se trata de resolver finalmente este problema, se trata de una industria ajena a la construcción. Proviene de empresas que fabrican teléfonos móviles y televisores. Su demanda ha reducido drásticamente el precio del vidrio ultrafino.
En 2023, el equipo de Berkeley se acercó a varias empresas de ventanas de EE. UU., incluida Alpen High Performance Products Inc. en Louisville, Colorado. Alpen ya estaba trabajando en ventanas de triple panel, pero la empresa decidió modificar el diseño después de ver el prototipo de Berkeley y enterarse de que el precio del vidrio delgado se había reducido a casi una octava parte del costo original.
“Respondimos muy rápidamente”, explicó Craig Maierhofer, vicepresidente de nuevos productos de Alpen, en una entrevista. Usando vidrio más delgado, Alpen finalmente ideó varios diseños nuevos, incluido «Winsert», una unidad de tres paneles en un marco de fibra de vidrio.
En abril de 2023, la ciudad de Nueva York calculó que las pérdidas de calor y refrigeración de sus edificios representaban alrededor de dos tercios de las emisiones de gases de efecto invernadero de la ciudad. Aprobó la Ley de Movilización Climática, que limita las emisiones de edificios de más de 25,000 pies cuadrados. Afectó a casi 60.000 edificios de la ciudad.
Alpen solía ver un montón de problemas y ahora empieza a mostrar signos de dólar.
Hart, el nuevo líder del equipo de Berkeley Lab, también ve señales de progreso. Se puso en contacto con otras empresas estadounidenses, incluida Andersen en Bayport, Minnesota, donde los funcionarios expresaron interés en la nueva ventana.
«Solo por diversión», recuerda Hart, quien también invitó a uno de los vendedores de Andersen a revisar sus ventanas. ¿Debería reemplazarlos con ventanas más nuevas y más eficientes?
No, el vendedor le dijo que eran demasiado caras.
Más tarde, Hart explicó el incidente de esta manera: «Trabajamos principalmente con el equipo de I+D. No siempre están sincronizados con la fuerza de ventas. Se necesita mucho tiempo y capacitación para hacerlo».
«falta de innovación»
En el verano de 2023, Berkeley Lab recibió una subvención de la Comisión de Energía de California para reemplazar las ventanas de doble panel con versiones de triple panel en un nuevo conjunto de casas modelo en Fresno. California también está comenzando a enfocarse en reducir los costos de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero para calentar y enfriar los hogares.
Luego, el estado otorgó al laboratorio una segunda subvención de $1.85 millones. Esto fue para medir el impacto económico de reemplazar ventanas de triple acristalamiento en casas y apartamentos en tres barrios de bajos ingresos.
Los resultados ofrecen un rayo de luz para Hart, Selkowitz y otros investigadores de ventanas. Luego, en 2023, un año electoral, Donald Trump intervino en las ventanas energéticamente eficientes como candidato presidencial.
“Eso es solo asunto mío”, dijo Trump a los reporteros de Fox News. «Conozco la arquitectura como la palma de mi mano. Eso es genial. Saquemos sus ventanas y las hagamos pequeñas porque ahorran 2 centavos en energía».
El presidente Biden ahora apoya una campaña de eficiencia energética del Departamento de Energía y la Administración de Servicios Generales (GSA) de EE. UU., que supervisa los edificios federales y compra una gran cantidad de ventanas. Desde 2023, GSA ha estado instando a la industria de fabricación de ventanas de EE. UU. a prestar más atención a la eficiencia energética.
«La envolvente de la construcción ha sido uno de los sectores de la industria que carece de innovación», dijo en una entrevista Kevin Powell, director del Centro GSA para Tecnologías de Construcción Emergentes.
En un informe publicado este mes, la GSA dijo que sus pruebas de insertos de ventanas de vidrio delgado en edificios más antiguos podrían generar ahorros de energía del 11 por ciento y 18 por ciento en Miami y Minneapolis.
«Nuestro objetivo es difundir ese conocimiento en el sector empresarial», dijo Powell, y agregó: «Creo que es probable que vea un movimiento bastante rápido, especialmente con este rendimiento incremental».
El año pasado, Andersen se convirtió en la segunda empresa estadounidense en lanzar una versión de la ventana de tres niveles de Berkeley Lab. «Nuestro compromiso de ser buenos administradores de los recursos naturales es un valor central en Andersen», dijo Kate Graham, directora de investigación y renovación corporativa.
Hart, de Berkeley Lab, es más cauteloso, pero sigue esperanzado. Está examinando de cerca las encuestas de la industria. Las ventanas de tres paneles tienen una penetración de mercado de alrededor del 3 por ciento en los EE. UU. hasta el momento, dijo.
Algunos fabricantes estadounidenses solo los importan de Europa. Berkeley Lab ahora está trabajando con estados, ciudades y servicios públicos en una nueva colaboración llamada Asociación de Soluciones Avanzadas de Windows.
«Ha habido muchos cambios en la dirección correcta», señaló Hart, «pero no están correlacionados».
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