Ricercatori del Dipartimento di Edilizia dell'Università Concordia, L'ingegneria civile e ambientale ha trovato un modo per ridurre significativamente le emissioni di carbonio prodotte da edifici residenziali e non residenziali, riducendo anche i costi.

Il riscaldamento, raffreddamento, e alimentare gli ospedali, alberghi, municipi, i complessi di appartamenti e altri grandi edifici che condividono i sistemi energetici costruiti costituiscono un problema di cambiamento climatico complesso e potenzialmente costoso.

A ciò si aggiungono le sfide poste dal clima e dalle dimensioni del Canada, specialmente nell'estremo nord, dove le comunità remote si trovano a distanze considerevoli dalla rete elettrica.

Nel 2014, Le case e gli edifici canadesi hanno contribuito per quasi un quinto delle emissioni totali di gas serra del Canada.

"Spesso sembra che dobbiamo scegliere tra i nostri vincoli finanziari e l'utilizzo di misure più efficienti dal punto di vista energetico, "dice Mohammad Sameti, un dottorando in Ingegneria Edile presso Concordia.

"Ma ciò che mostra il nostro metodo è che possiamo integrare in modo efficiente un dato sistema per influenzare positivamente entrambi".

Per ridurre il consumo energetico complessivo, Sameti e Fariborz Haghighat, professore presso il Dipartimento di Edilizia, Civile, e Ingegneria Ambientale e Tier 1 Concordia Research Chair in Energia e Ambiente, sviluppato un modo per ottimizzare l'integrazione di più sistemi in più edifici.

Hanno esaminato una griglia di otto edifici residenziali con una varietà di caratteristiche, costi operativi e vincoli tecnici per arrivare a un modello di utilizzo efficiente dal punto di vista energetico e conveniente. I ricercatori hanno utilizzato pompe di calore idroelettriche e il raffreddamento del lago, che utilizza grandi corpi di acqua naturalmente fredda come dissipatori di calore, come fonti di energia rinnovabile nelle loro simulazioni.

Dopo aver eseguito tutte le possibili varianti, il team ha scoperto che dando priorità alla riduzione delle emissioni di carbonio, potrebbero ridurre i costi del 75% riducendo anche le emissioni del 59%.

Però, quando invece hanno dato la priorità ai costi complessivi, ha comportato un risparmio di appena il 38 per cento, ma le emissioni di carbonio erano molto più alte. "Per ottimizzare i costi, abbiamo dovuto dare la priorità ai sistemi che bruciano combustibili fossili. Queste tecnologie sono più economiche da installare e utilizzare rispetto ai modelli di energia rinnovabile, ma non offrono alcuna riduzione delle emissioni, " spiega Sameti.

"Le fonti di energia rinnovabile utilizzate nella simulazione ottimale creano un consumo energetico nullo da parte della rete, eliminando la necessità di affidarsi a tecnologie di riscaldamento e raffrescamento tradizionali con emissioni più elevate, e assorbire meno energia dalla rete."

Per le comunità del nord del Canada, ottimizzare l'utilizzo dell'energia in questo modo offre la possibilità di integrare tecnologie più adatte alle loro località remote lontane dalla rete elettrica e dalle forniture di combustibili fossili.

I risultati dei ricercatori sono stati pubblicati a dicembre dalla rivista Energia applicata .

Il modello virtuale testato da Haghighat e Sameti ha considerato molteplici fonti di energia rinnovabili e non rinnovabili.

Dovevano anche considerare i problemi all'interno della griglia, ad esempio, l'età degli edifici o il modo in cui il loro consumo energetico può cambiare in momenti o stagioni diverse.

"A causa della complessità del problema e del gran numero di variabili decisionali coinvolte, avevamo bisogno di eseguire tutte le possibili variabili, " disse Haghighat.

Hanno dimostrato che una riduzione significativa delle emissioni di carbonio è possibile senza modificare tutti i sistemi in tutti gli edifici in una rete, un processo che deve avvenire lentamente con investimenti periodici in nuove attrezzature.

Di conseguenza, la loro metodologia può essere applicata man mano che vengono apportate modifiche a un sistema nel tempo.

Questa ricerca mira a ridurre ulteriormente sia le emissioni di carbonio che i costi complessivi attraverso l'integrazione e il dimensionamento ottimali dei sistemi di accumulo di energia (sia termici che elettrici) nella comunità. L'obiettivo finale sarà l'ottimizzazione di successo di un distretto a energia zero (nZED).

Per rendere l'adozione diffusa dei loro metodi una realtà, Sameti e Haghighat sono al lavoro per espandere la sua applicazione a reti sempre più complesse.