DESARROLLO SUSTENTABLE, ENERGÍAS RENOVABLES Y AHORRO DE ENERGÍA EN LA VIVIENDA EN MÉXICO. M. en C. Odón de Buen Rodríguez 1 RESUMEN ABSTRACT

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1 Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural DESARROLLO SUSTENTABLE, ENERGÍAS RENOVABLES Y AHORRO DE ENERGÍA EN LA VIVIENDA EN MÉXICO M. en C. Odón de Buen Rodríguez 1 RESUMEN En este trabajo se refiere a la importancia y las posibilidades del aprovechamiento de energías renovables y del uso eficiente de la energía en el sector vivienda de México y refiere a los potenciales existentes para ahorrar energía en iluminación, refrigeración, acondicionamiento de aire y calentamiento de agua. ABSTRACT This paper presents the importance and the potential for renewable energy use and energy efficiency in Mexico s residential sector. In particular, refers to the potentials for energy efficiency in lighting, refrigeration and air conditioning, and the use of solar energy for water heating. INTRODUCCIÓN En México el Gobierno Federal se ha puesto una meta de construcción de vivienda nueva en México en un millón de casas al año. Esta es una meta ambiciosa que tiene como antecedente el que quizá sea el programa más exitoso de la administración anterior. Esta meta, además de ser un reto económico y financiero, es un reto energético y ambiental. En lo económico, al lograr que su costo esté al alcance de la población de menores ingresos. En lo financiero, a lograr que los riesgos asociados a las variables macroeconómicas y por las propias economías familiares de quienes se comprometen a pagar los préstamos se mantengan en niveles aceptables. En lo energético y en lo ambiental, el reto está en el hecho de que hoy día se están tomando decisiones que impactarán el uso de recursos energéticos en las más de tres o cuatro décadas que, como mínimo, durarán esas casas. Siendo México altamente dependiente de combustibles fósiles para satisfacer sus necesidades energéticas, el impacto se convierte también en ambiental. ENERGÍA Y MEDIO AMBIENTE El funcionar actual de una gran fracción de la humanidad depende de servicios que requieren de alguna forma de energía. Así, el poder vivir sin calor o frío en un espacio cerrado, el moverse entre ciudades, el tener actividades de noche en espacios iluminados o el conservar y preparar alimentos, son actividades que sólo son posibles si se dispone de un dispositivo que transforma alguna forma de energía en luz, movimiento, calor o frío. Sin embargo, una de las principales fuentes de emisiones de gases de efecto de invernadero es la que resulta de aprovechar los energéticos que hacen posibles esos servicios en la actualidad. El carbón, el petróleo y el gas natural, que son los energéticos primarios que terminan convirtiéndose en lo que mueve los autos, los refrigeradores o las estufas, son formas de energía que, para aprovecharse, tienen que quemarse. Al quemarse, 1 Presidente, Energía, Tecnología y Educación SC., M. Angel de Quevedo , Col. Ex Hda. De Chimalistac, México, D.F. Teléfono: (55) ; Fax: (55) ; demofilo@prodigy.net.mx

2 V Simposio Nacional de Ingeniería Estructural en la Vivienda Queretaro, Qro estos combustibles emiten inevitablemente gases de efecto de invernadero, en particular bióxido de carbono. SITUACIÓN EN MÉXICO En México, una parte significativa de las emisiones de gases de efecto de invernadero de México resulta de la transformación de combustibles fósiles en electricidad. Esto se debe a que en México cerca del 75% de la electricidad se genera a partir de combustibles fósiles. 1 Así, nuestro consumo de electricidad tiene impactos significativos en el medio ambiente. En nuestro país, cada kilowatt-hora (kwh) de electricidad que consumimos resulta en una emisión de 0.65 kg de bióxido carbono. Así, si el promedio de consumo de energía eléctrica de un hogar en México en 2004 fue de 143 kwh/mes (1,716 kwh/año) las actividades que realiza con energía eléctrica resultan en la emisión de 1.1 toneladas de CO2 por hogar por año. 2 A su vez, una familia promedio en México consume cerca de 340 kilogramos de gas LP al año, equivalente a cerca de un kilogramo por día. En términos de gas natural, esto equivale a un consumo cercano a 1 m3 de gas natural por día. LAS ALTERNATIVAS Obtener los servicios de iluminación, refrigeración, agua caliente y/o confort en una casa se puede lograr con un menor consumo o a partir de energías renovables y, por lo tanto, con un menor impacto al medio ambiente. De manera simple, referiremos sobre casos donde se pueden tener ahorros significativos de energía: el refrigerador, la lámpara ahorradora, el envolvente de la casa y el calentador solar. La lámpara ahorradora. En la vida moderna pasamos muchas horas con actividades en la noche y para poder hacerlo utilizamos la iluminación artificial. Por más de un siglo, esta iluminación ha sido posible con el uso de lámparas incandescentes, las cuales emiten luz por el calentamiento de un filamento por el que pasa una corriente eléctrica. Una lámpara incandescente de 100 W encendida 10 horas por noche consume 365 kwh/año (lo que equivale a un poco más de un tercio de tonelada). Sin embargo, la tecnología de la iluminación ha mejorado en la eficiencia de los equipos para iluminar y hoy día ubicamos ampliamente en el mercado a las lámparas compactas fluorescentes (también conocidas como lámparas ahorradoras ). Lo que se puede ahorrar con una lámpara fluorescente compacta es significativo ya que, para dar la misma cantidad de luz que una incandescente, la compacta fluorescente consume una cuarta parte de la energía que una incandescente y, además, dura hasta 10 veces más. Estas lámparas, aunque más caras en la compra, son mucho muy económicas si incluimos el valor lo que ahorran. Así, si sustituimos una lámpara incandescente de 60 W con una lámpara fluorescente compacta de 15 W (que da el mismo nivel de iluminación), los kwh que ahorramos (teniendo la misma cantidad de luz) son más baratos que lo que nos cuestan comprados de la empresa eléctrica (Fig. 1). Figura 1. Costo evitado de una lámpara ahorradora según horas de uso al día y tasa de retorno. 1 (Consultado el 1 de abril de 2006) 2 Un kwh es lo que consume un foco de 100 Watts prendido durante diez horas.

3 Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural $/kwh Horas de uso al día Tarifa subsidiada El refrigerador. El refrigerador nos da muchos servicios básicos en el hogar. Nos permite, por ejemplo, conservar alimentos por períodos largos y tener bebidas frías. El refrigerador es, para muchos hogares, el equipo que consume la mayor fracción de la electricidad de un hogar, llegando a ser de más del 30%. A su vez, un refrigerador si tiene más de diez años de haber sido comprado puede consumir hasta 1,200 kwh/año. Sin embargo, es uno de los equipos en los que más se puede ahorrar energía, esto en la medida que el consumo unitario de los refrigeradores nuevos en México se ha reducido drásticamente en los últimos quince años. Así, un refrigerador de cerca de 15 pies cúbicos saliendo al mercado en 1993 consumía cerca de 1,100 kwh al año, mientras que para el año 2003 un refrigerador del mismo tamaño saliendo al mercado consumía menos de 400 kwh al año (Fig. 2). Figura 2. Evolución del consumo unitario de un refrigerador mediano (14.5 ft3) nuevo (1993 a 2003) Ahorros de energía en un "Refrigerador Automático de 2 puertas" de 410,58 dm 3 (14,5 pies 3 ) Se inicia el estudio de factibilidad en la CONAE para emitir una norma de eficiencia energética Valores hasta 1993 Ahorro - 66,77% 1000 Valores detectados en 1994 Ahorro - 34,40% Ahorro - 44,41% kwh/año Ahorro - 14,75% Ahorro - 60,49% Entra en vigor la NOM-015-ENER-2002 Entra en vigor la NOM-072-SCFI kwh/año Entra en vigor la NOM-015-ENER-1997 Ahorro - 29,35% Ahorro - 40,58% 442 kwh/año 400 Ahorro - 15,9% 372 kwh/año agosto Año Refrigerador Automático de 2 Puertas Refrigerador Whirlpool Mod. ET5WSEXKQ 3 CONAE.

4 V Simposio Nacional de Ingeniería Estructural en la Vivienda Queretaro, Qro Así, sustituir un refrigerador viejo por uno nuevo puede significar un ahorro de más de 600 kwh al año y, a lo largo de sus quince años de servicio de cerca de 10,000 kwh, por lo que cambiar el refrigerador viejo puede equivaler a dejar de emitir diez toneladas de CO2 en 15 años. La envolvente de la casa. Una casa promedio ubicada en región de clima cálido puede llegar a consumir hasta cerca de cinco veces más que una en región de clima templado (Tabla 1). Esta situación es función de la necesidad de aire acondicionado pero es exacerbada por malos diseños que no evitan la entrada innecesaria de calor a las casas y de sistemas de aire acondicionado poco eficientes que usan más energía de lo que se debería para extraer ese calor. Así, una casa mal diseñada en regiones de clima cálido puede consumir varios miles de kilowatt-hora más de lo necesario y cada mil kilowatts-hora representan hasta una tonelada de CO2 que se libera cada año a la atmósfera en una planta eléctrica. Tabla 1. Consumos promedio anuales por hogar de acuerdo a tarifa 4 Tarifa Kwh/año 1 1,128 1A 1,212 1B 1,500 1C 2,244 1D 2,532 1E 3,468 1F 5,004 Una solución la representa el uso de aislamiento térmico, en particular donde la temperatura exterior es muy superior a la temperatura de confort interior. Esto se ha demostrado en la ciudad de Mexicali, Baja California, donde la empresa eléctrica ha financiado el aislamiento de techos en casas particulares de alto consumo de electricidad y éstos han bajado en más de 30% en esas casas, pagándose el aislamiento en tres años con los propios ahorros. Esta es una solución que debe, preferentemente, ser instalada cuando se construye la casa. El calentador solar de agua. Los calentadores solares planos son dispositivos que funcionan captando la energía solar en aletas o placas captadoras conectadas térmicamente a tubos por donde circula el fluido a calentar. En México, en 2.5 m2 de techo reciben como energía solar el equivalente a un kg de gas por día. Esto significa que con 0.7 m2 de área de colección de calor solar se puede tener la energía que se requiere para un baño diario por persona. La inversión en el calentador solar para ahorrar gas es, generalmente, un muy buena inversión, aún y cuando el equipo pueda costar hasta diez veces lo que cuesta un calentador convencional de gas. Esto se demuestra calculando lo que nos cuesta un regaderazo en función de lo que cuesta en combustible y en amortización de la inversión. Es así que podemos evidenciar las ventajas económicas del calentamiento solar. El costo unitario de un regaderazo solar es particularmente sensible a la tasa de interés con la que se compre (si es que se compra a crédito). Para el caso de la tarjeta de crédito, el costo unitario para el calentador solar es muy cercano al del calentador que opera con gas LP pero, para una tasa de interés hipotecaria, los resultados siguen siendo favorables al sistema de calentamiento solar (Fig. 3). Figura 3. Costos unitarios de baño de regadera para distintas alternativas y opciones de financiamiento (SIN inversión de calentadores de gas). 4

5 Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural Costo unitario de regaderazo $3.00 $2.50 $2.00 $1.50 $1.00 $0.50 $0.00 Tarjeta de Crédito FONACOT Crédito Hipotecario Gas LP Gas Natural Solar LAS ACCIONES REALIZADAS EN MÉXICO El hecho es que, afortunadamente, sector residencial de México es quizá el sector más atendido por los programas de ahorro de energía, cuando menos desde la perspectiva de lo que son el reemplazo de equipos y las modificaciones de viviendas ya construidas. Cabe señalar aquí que es significativo que en México ese índice se ha mantenido en un nivel cercano a los 1,700 kwh/año en los últimos años (Fig. 4). Esto se debe a que el gobierno federal (a través de la Comisión Nacional para el Ahorro de Energía y de la propia CFE) ha tomado medidas que han hecho que la intensidad energética de los hogares haya bajado, siendo significativo lo que ha ocurrido con los refrigeradores, la entrada en vigor del Horario de Verano, la reducción de subsidios a los usuarios de más alto consumo en el sector doméstico y los programas de promoción de las llamadas lámparas ahorradoras. Figura 4.Consumo promedio mensual de usuarios domésticos, Sector Eléctrico Nacional kwh/año 1,900 1,800 1,700 1,600 1,500 1,400 1,300 1, Así, entre los programas del CFE y del FIDE que han promovido el uso de lámparas ahorradoras (más de 10 millones) y las normas de eficiencia energética de la Conae (que incluyen las que se aplican a refrigeradores, a equipos de aire acondicionado, a lavadoras de ropa y a sistemas de bombeo de agua de uso doméstico), que han llevado a que en el mercado formal se vendan solo refrigeradores, aires acondicionados y lavadoras de ropa de alta eficiencia, se ha logrado que el sector residencial haya aminorado de manera significativa su 5

6 V Simposio Nacional de Ingeniería Estructural en la Vivienda Queretaro, Qro crecimiento al grado de que el consumo promedio del sector residencial no haya aumentado desde el año LAS TAREAS PENDIENTES Pese a los resultados tan positivos en el campo de la eficiencia energética de los equipos, el sistema de normalización para la eficiencia energética no opera adecuadamente en lo que se refiere a normas oficiales mexicanas aplicables a sistemas tales como la de envolvente de edificios no residenciales y de alumbrado de interiores (aplicable también a edificios de uso no residencial). Estas son normas que dependen de la acción de terceros para cumplirse. Así, el cumplimiento de la norma que se aplica a sistemas de iluminación en interiores (que busca reducir el consumo de energía en iluminación en edificios nuevos) depende de que las empresas eléctricas exijan el certificado que emite una Unidad de Verificación (UVie) sobre una instalación (en este caso un edificio de uso no residencial) que va a contratar el servicio eléctrico. A su vez, la norma que se aplica a envolvente de edificios (que busca las ganancias térmicas que llevan a un mayor uso del aire acondicionado) depende de que las autoridades municipales exijan el certificado que emite una UVie a la hora de dar el permiso de construcción. Sin embargo, en el caso de la norma de alumbrado, los responsables de las muevas contrataciones en las empresas eléctricas no la exigen consistentemente, mientras que en el caso de la norma de envolvente, ésta no ha sido integrada cabalmente a los reglamentos de construcción y no ha sido preocupación de las autoridades el hacerlo. Esta situación es un poco más complicada en el campo de las energías renovables, donde las únicas normas aplicables son normas voluntarias que fueron empujadas por la industria solar pero que no han sido asimiladas a plenitud por quienes promueven vivienda en el Gobierno Federal. CONCLUSIONES México tiene retos importantes en cuanto a su futuro energético y ambiental y estos se reflejan claramente en el sector de la vivienda, donde ya se tiene una dinámica muy acelerada. Afortunadamente, el trabajo que se ha realizado a lo largo de los últimos diez años por parte del Gobierno Federal ha permitido que los hogares mexicanos amplíen sus servicios energéticos sin aumentar, en el promedio global de los hogares, su consumo de energía. Sin embargo, las necesidades de vivienda nueva están presionando a que se construya vivienda de bajo costo y se corre el riesgo de no incorporar nuevas tecnologías de envolvente y de calentamiento solar que pueden servir para hacer su operación más económica y reducir los impactos ambientales del sector.