Elektrifikimi dhe optimizimi i energjisë

Sektori i ndërtesave është një nga konsumatorët më të mëdhenj globalë të energjisë, pasi operacionet e ndërtesave përbëjnë 30% të konsumit përfundimtar të energjisë. Rreth 40% e kësaj energjie përdoret për ngrohjen, ajrimin dhe ajrin e kondicionuar, me pjesën e mbetur të përdorur për ndriçim, pajisje, ashensorë dhe eskalatorë etj. Në 2022, veprimet e ndërtesave përbënin 27% të emetimeve globale të CO₂, 9,8 Gt CO₂ ⁽⁸⁾. Për të sekuestruar aq shumë emetime të CO₂, do të na duhet një pyll përafërsisht sa Kina.

E mira është se ndërtesat po kalojnë drejt energjisë së rinovueshme dhe korrentit si burim energjie, duke mundësuar eliminimin afatgjatë të karbonit nëse gjenerimi i energjisë është plotësisht i dekarbonizuar. Lajmi i keq është se, në terma absolute, përdorimi i lëndëve djegëse fosile në ndërtesa është rritur me një normë mesatare rritjeje vjetore prej 0,5% që nga viti 2010 ⁽⁸⁾. Drejtuesi kryesor pas kësaj rritjeje është një rritje në sipërfaqen botërore të kateve, e cila është rritur më shpejt se rënia e intensitetit të energjisë (energjia e konsumuar për sipërfaqe kati). Një nxitës tjetër është përdorimi në rritje i ftohjes së hapësirës. Konsumi i energjisë për ftohjen në hapësirë është më shumë se trefishuar që nga viti 1990. Ka gjithashtu një efekt faktorial ndërsa më shumë se gjysma e shtesave të hapësirës së kateve deri në 2030 do të ndodhin në zona me nevoja të larta për ftohje të hapësirës. Kjo tendencë do të vazhdojë. Deri në vitin 2030, sipërfaqja botërore e kateve pritet të rritet me rreth 15%, e barasvlershme me të gjithë zonën e ndërtuar të Amerikës së Veriut sot ⁽⁹⁾. Për t'u përputhur me skenarin zero neto nga Agjencia Ndërkombëtare e Energjisë (IEA), lëndët djegëse të përdorura nga ndërtesat duhet të dekarbonizohen më tej dhe të reduktohet intensiteti i energjisë.

Dekarbonizimi i lëndëve djegëse të ndërtesave dhe reduktimi i intensitetit të energjisë do të kërkojë optimizimin e prodhimit të energjisë termike në ndërtesa: rikuperimi, magazinimi dhe konsumi.

Optimizimi i prodhimit të energjisë termike për ngrohjen do të thotë kalimin nga sistemet me lëndë djegëse fosile në pompat e ngrohjes të furnizuara me energji elektrike të rinovueshme. Sipas IEA, trefishimi i stokut global të pompave të ngrohjes deri në vitin 2030 mund të zvogëlojë emetimet e CO₂ me 500 Mt në vit ⁽¹⁰⁾. Megjithatë, shumica e pompave të ngrohjes në ditët e sotme përdorin freonë hidrofluokarburesh me potencial të lartë ngrohjeje globale (GWP). Pa ndërhyrje, stoku i pompave të ngrohjes për 2030 mund të emetojë ekuivalentin e 740 Mt CO₂ ⁽¹⁰⁾. Zgjidhjet përfshijnë kalimin në hidrofluorokarbure me lëngje të ulëta GWP, hidrokarbure ose ftohës të tjerë natyrorë. Hydrofluorokarburet, megjithatë, kërkojnë kërkime të mëtejshme në fushën e toksicitetit dhe të dekompozimit atmosferik, ndërsa hidrokarburet kanë nevojë për masa të mëtejshme sigurie për ndezshmërinë. Për ftohje, kërkesa parashikohet në më shumë se trefish deri në vitin 2050 për shkak të përshtatjes ndaj klimës ⁽⁷⁾. Përballja me rritjen përkatëse të intensitetit të energjisë do të kërkojë përmirësimin e efikasitetit të sistemeve të ftohjes dhe përhapje më të madhe të zgjidhjeve të ftohjes pasive. Përveç kësaj, elektriciteti fotovoltaik dhe ruajtja në vend mund të ndihmojnë në dekarbonizimin e intensitetit të rritur të energjisë për shkak të ftohjes.

Një mënyrë tjetër për të dekarbonizuar përzierjen e karburantit të ndërtesave është duke rikuperuar dhe rishpërndarë nxehtësinë firo. Më tej, nxehtësia e tepërt nga impiantet e mbetjeve komunale, qendrat e të dhënave, tunelet e metrosë, qendrat industriale, elektrolizatorët apo centralet bërthamore do të kapen dhe rishpërndahen përmes rrjeteve të ngrohjes së qarkut. Mundësuar nga shtimi i instalimeve të teknologjisë së pompës së ngrohjes, pritet gjithashtu që rrjetet e anergjisë të marrin vrull. Rrjetet e anergjisë transferojnë energjinë termike midis ndërtesave në temperatura ambienti (10–25°C [50–77°F]), duke reduktuar humbjet e nxehtësisë.

Pompat e ngrohjes dhe përdorimi i nxehtësisë firo do të nxisin gjithashtu instalim më të gjerë të njësive të ruajtjes termike (ose baterive termike), duke shërbyer si një mënyrë efikase për të balancuar furnizimin dhe kërkesën e energjisë. Pompat e ngrohjes mund të konvertojnë energji shtesë nga burime të rinovueshme, si energjia eolike, fotovoltaike diellore në energji termike kur energjia elektrike është e bollshme dhe çmimet e energjisë elektrike janë të ulëta ⁽¹⁰⁾. Dhe nxehtësia e mbetjeve nga proceset industriale ose qendrat e të dhënave mund të ruhet për konsum të mëvonshëm, duke parandaluar shpërhapjen e energjisë së papërdorur në mjedis. Ruajtja e energjisë termike është gjithashtu shumë efikase, duke arritur efikasitet 90–98% për ruajtje shumëditore dhe 70–80% për ruajtje sezonale.

Megjithatë, një nga mënyrat më efikase dhe me efikasitet kostoje për të reduktuar intensitetin e energjisë së ndërtesave është përmes përdorimit më të gjerë të sistemeve të automatizimit dhe të kontrollit të ndërtesave (BACS). Kjo vlen sidomos për stokun e ndërtesave, shumica e të cilave kanë nevojë për përmirësim. Për shembull, në BE, 97% e ndërtesave konsiderohen joefikase nga aspekti i energjisë ⁽¹²⁾. ISO 52120–1 thekson se përmirësimi nga BACS standarde (klas C) në rendimentin me energji të lartë BACS (klasi A) mund të arrijë kursime energjie deri në 40%. Këto modernizime shpesh kërkojnë ndryshime minimale, si p.sh. shtimin e valvulave dinamike të balancimit hidronik, sistemeve të ndryshueshme të qarkullimit të ujit, fluksit të ajrit të kontrolluar nga kërkesa ose kontrolle modulative të ambientit me diktim të rezidentëve. Duke pasur parasysh ndikimin e saj të lartë dhe koston e ulët, shpërndarja e BACS të avancuar pritet të përshpejtohet, veçanërisht pasi norma aktuale e modernizimit prej 1,0% në vit është më pak se 2,5% e kërkuar për të arritur zero neto deri në vitin 2050 ⁽¹³⁾.