Este artículo se publicó primero en ingles en ARUP y fue escrito por Jennifer DiMambro y Andrew Clark.

Dado que los edificios son responsables del 40% de las emisiones de carbono en Estados Unidos, es fundamental avanzar en la descarbonización de los edificios de alto consumo energético, como los laboratorios utilizados en la enseñanza superior, las ciencias biológicas comerciales y otras formas de investigación y desarrollo. El Departamento de Energía calcula que un edificio de laboratorio típico consume entre cinco y diez veces más energía por metro cuadrado que un edificio de oficinas medio. Estas instalaciones de gran complejidad albergan actividades que requieren una ventilación importante y equipos que consumen mucha energía.

Para una universidad, esto puede suponer hasta el 70% de las emisiones totales del campus. Para los promotores de laboratorios, una huella energética y de emisiones baja puede ser un factor clave de venta para los inquilinos. No es de extrañar que los laboratorios totalmente electrificados se estén convirtiendo en una tendencia en todo el sector, especialmente en los mercados de investigación establecidos y emergentes de Estados Unidos, como California, el noroeste del Pacífico, la costa este y el triángulo de investigación, entre otros.

Mitigar el impacto energético

El enorme impacto de los laboratorios en las emisiones de carbono hace especialmente urgente que sus propietarios y promotores diseñen laboratorios totalmente eléctricos y electrifiquen los ya existentes. La electrificación total de un edificio de laboratorio implica la eliminación del uso de combustibles fósiles y la electrificación de todos los sistemas, desde las operaciones del edificio hasta los sistemas de procesos específicos que sirven al programa de investigación.

Aunque la capacidad de eliminar el carbono operativo depende en gran medida de la composición de la generación de la red eléctrica local, se prevé que todas las redes se vuelvan más «limpias» con el tiempo. En cambio, los edificios que utilizan combustibles fósiles nunca podrán reducir las emisiones sin una revisión a fondo. Y es probable que los nuevos laboratorios construidos hoy permanezcan en sus configuraciones actuales durante aproximadamente 50 años, creando un legado de emisiones de carbono durante ese periodo.

Un futuro totalmente eléctrico

En todo EE.UU., los gobiernos estatales y locales están poniendo en marcha normativas y políticas que fijan objetivos específicos de energía y GEI para la energía operativa. Esto significa que tanto los propietarios de laboratorios como los promotores inmobiliarios oyen hablar cada vez más de la electrificación y debaten sobre ella. La demanda especulativa también está impulsando la conversión de oficinas, almacenes y otros tipos de edificios en laboratorios comerciales de ciencias de la vida. Además, con la vista puesta en sus inversiones a largo plazo y conscientes del atractivo de las credenciales ecológicas para los inquilinos, los financieros están instando a sus socios promotores a que construyan edificios totalmente eléctricos.

Retos complicados

Aunque la urgencia de contar con laboratorios totalmente eléctricos es indiscutible y el interés es grande, la intensidad de las demandas de ventilación de los laboratorios, así como la alta densidad de potencia necesaria para apoyar la programación de la investigación, hacen que estas instalaciones sean especialmente difíciles de electrificar y descarbonizar. El mayor consumo de energía en un edificio de laboratorio suele ser el acondicionamiento del espacio para calentar, enfriar y hacer circular el aire a altas tasas de cambio de aire para preservar la salud y la seguridad de los ocupantes, en algunos casos hasta cinco o diez veces el requisito de intercambio de aire para un espacio de oficinas. La necesidad de ampliar el horario de funcionamiento agrava los requisitos energéticos intensivos, al igual que la necesidad de sistemas resistentes con respaldo eléctrico de emergencia.

Además, las diversas disciplinas científicas que trabajan en los laboratorios implican procesos, equipos, programación y requisitos muy diferentes, que deben tenerse en cuenta a la hora de plantear la electrificación. Como señalaba el informe Future Labs de Arup, las ciencias de la vida y las prácticas de investigación están en continua evolución, por lo que es imperativo que los laboratorios se diseñen con la flexibilidad necesaria para progresar con el ecosistema de la investigación científica.

Otras variables clave a tener en cuenta son la ubicación geográfica y las implicaciones climáticas correspondientes. Los climas anuales moderados, como el del sur de California, pueden reducir el impacto significativo de las demandas de ventilación. Los climas más dinámicos, como el de la costa este, requieren un cuidadoso equilibrio de las cargas y estrategias agresivas de recuperación de energía. En función del clima, las bombas de calor aerotérmicas o geotérmicas, o una combinación de ambas, pueden ser la solución más adecuada. La geografía y los retos climáticos también dictarán las soluciones para la resistencia, que pueden ser tan variadas como proporcionar calefacción resistente en climas fríos o tener en cuenta el impacto de los incendios forestales en los sistemas de ventilación.

No menos importante es el hecho de que los códigos y normas existentes y previstos relacionados con la descarbonización varían según el estado y la administración local. Para la modernización de los laboratorios, es importante tener en cuenta las tendencias futuras, como la Ley Local 97 de la ciudad de Nueva York, que, a partir de 2024, incluye gravámenes sobre las emisiones de los edificios existentes. Además de diseñar para la política climática prevista, los propietarios y promotores de laboratorios se enfrentan al reto de planificar los largos plazos de entrega relacionados con la adquisición de equipos.