El mundo avanza hacia la digitalización con tecnologías, como la realidad virtual, la computación periférica, la inteligencia artificial (IA), etc. El uso de este tipo de tecnología para que funcione por sí sola con una dependencia humana mínima se denomina ahora "inteligente"; algunos ejemplos comunes son los teléfonos inteligentes, los relojes inteligentes y las ciudades inteligentes. Y siempre que se habla de ciudades, lo primero que se nos viene a la mente son los edificios, el requisito más esencial para cualquier ser humano. Esto genera que haya una demanda constante de recursos para mantener el edificio en funcionamiento mientras haya gente viviendo en él.
Ahora, con la introducción del concepto de ciudades inteligentes, se considera que los edificios son la estructura principal que requiere digitalización para hacerlos inteligentes. Por otra parte, debido a la rápida expansión de la digitalización y los proyectos de desarrollo, la demanda de energía también crece a un ritmo más rápido. En la sociedad moderna, los edificios residenciales y comerciales son uno de los ámbitos que más energía demandan, ya que se espera que cumplan con los requisitos de rendimiento más complejos que se ha visto. En los países desarrollados, la energía que consumen solo los edificios representa entre el 20 y el 40 por ciento de la energía total consumida. Esto los convierte en una de las principales fuentes de emisión de gases de efecto invernadero, responsables de que el calentamiento global esté alcanzando un nivel alarmante.
Una vez más, por medio de la digitalización, esta vez para ahorrar energía, se pueden tomar más medidas para mejorar la eficiencia energética del edificio. Mediante tecnologías como IoT (Internet de las cosas) y fuentes de energía renovables, los edificios nuevos o existentes se pueden transformar en edificios de consumo de energía casi cero (NZEB). Estos edificios son capaces de generar la mayor parte de la energía necesaria a nivel local mediante fuentes alternativas, por lo que su impacto en el medio ambiente es menor o nulo. Esto crea una gran oportunidad de ahorro energético y ya se han implementado diferentes enfoques. IoT es una de las tecnologías más importantes para reducir el consumo de energía y alcanzar los objetivos de desarrollo sostenible.
¿Cómo se integra IoT en los edificios?
El objetivo principal de cualquier dispositivo de IoT es proporcionar una conexión a Internet eficiente, independientemente de dónde se haya instalado. Esto ofrece la posibilidad de permitir la interacción fluida entre aparatos y dispositivos en espacios inteligentes, con o sin intervención humana. Debido a que ahora podemos acceder con facilidad a una conexión a Internet, incluso en lugares remotos, estos dispositivos inteligentes están presentes en todas partes, desde simples sensores, hasta electrodomésticos y teléfonos inteligentes. Los edificios inteligentes consisten en muchos componentes que pueden volverse “inteligentes” mediante IoT con el objetivo de disminuir el consumo de energía y hacer que el edificio sea más respetuoso con el medioambiente.
Las soluciones de IoT permiten la utilización eficiente de la energía renovable en los edificios con la ayuda de algoritmos inteligentes y tecnologías basadas en la nube a través de Internet. Con ello los usuarios ahora tienen más flexibilidad, lo que contribuye al desarrollo de ciudades inteligentes y sostenibles. Según la Directiva de eficiencia energética en edificios (EPBD) de Europa, el término “edificios inteligentes” se refiere a edificios de consumo de energía casi nulo con sistemas de sensores para el monitoreo inteligente, el control automatizado, el diagnóstico, la detección de fallas y la supervisión que reaccionan a los factores ambientales y a las demandas de los usuarios.
En los edificios, se llevan a cabo innumerables operaciones que pueden utilizarse como fuente para la recolección de datos para que los dispositivos de IoT optimicen y respalden los sistemas de gestión energética de los edificios. Por ejemplo, el empleo de sistemas de detección y posicionamiento de personas en interiores puede servir para controlar las condiciones de iluminación, la posición de las persianas en las ventanas y el sistema general de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC). El LED WS2812S RGB con chip controlador integrado de Seeed Technology ofrece un circuito de impulsión inteligente de control de iluminación y amplificación de remodelación de señal.
Además, la programación arquitectónica puede utilizarse para integrar soluciones de IoT en una fase temprana de la construcción. Esto aumenta la eficiencia del proyecto al reducir los costos y evitar los rediseños en edificios existentes.
Disposición típica de un edificio inteligente para lograr la eficiencia energética (crédito de la imagen: Energies 2022, 15, 5991)
Medidas para lograr un edificio con eficiencia energética
A la hora de optimizar la eficiencia energética, deben tenerse en cuenta todas las fases del ciclo de vida del edificio, ya que el futuro de los edificios sostenibles reside en los datos de rendimiento adquiridos durante dichas fases. Cada tipo de edificio tiene diferentes factores estáticos y dinámicos que afectan al consumo de energía y que pueden modelarse a partir de los datos recogidos. Este modelo nos permite cuantificar los datos y proponer estrategias para lograr la eficiencia energética. Teniendo en cuenta todos estos factores, las siguientes medidas pueden ayudar a conseguir un edificio con eficiencia energética:
Monitoreo del edificio
Como no hay un diseño común para todos los edificios, recopilar datos, como el consumo de energía, los comportamientos de los ocupantes del edificio, la energía total generada por las fuentes renovables instaladas, entre otros, se convierte en el primer paso hacia la optimización del uso de la energía. Estos datos se utilizan para crear modelos que permitan controlar los dispositivos de forma eficiente desde el punto de vista energético, sin comprometer la comodidad de los ocupantes del edificio. El módulo inalámbrico multisensor, MD-42688-P, de InvenSense proporciona recopilación y monitoreo de datos compatibles con aplicaciones de IoT.
Sistema de automatización
Con los dispositivos de IoT instalados, muchas operaciones dentro del edificio pueden automatizarse con la ayuda de sensores. Subsistemas, como la climatización y la iluminación, pueden controlarse en función de la presencia de ocupantes. Incluso la seguridad del edificio puede mejorarse al rastrear comportamientos no deseados o la presencia no deseada de alguien en una zona segura. El sensor SEN0395 de DFRobot es uno de esos productos capaces de detectar la presencia humana en un radio de 9 metros mediante tecnología de radar de ondas.
Comentarios y participación de los usuarios
El funcionamiento de todos estos sistemas de eficiencia energética gira en torno al factor de la comodidad de los ocupantes; por lo tanto, las opiniones ocasionales de los usuarios también adquieren gran importancia. Esto ayuda al sistema a adaptar continuamente su funcionamiento y permite al usuario actuar como un aporte a los sistemas subyacentes.
Prepararse para el futuro con diseños de eficiencia energética
Se han realizado innumerables investigaciones para dar con conceptos que puedan tener un impacto significativo en la forma en que se utiliza la energía dentro de los edificios. Las soluciones iniciales se basaban en herramientas de simulación con capacidades variables para evaluar todo el ciclo de vida de un edificio. Luego, con la ayuda de las medidas de eficiencia energética comentadas anteriormente, se construye la infraestructura que a veces puede convertirse en una limitación en términos de costo y dificultad de implementación. Ahora, con los avances de la tecnología de IA, esta se considera una forma de tomar decisiones inteligentes para resolver los problemas anteriores. Todas estas técnicas son los peldaños hacia el futuro de los edificios inteligentes.
