MIT ecológico

Steven Amanti pasó una buena parte de su último año en el MIT espiando a sus compañeros de estudios e investigadores. Desde noviembre de 2005 hasta abril de 2006, durante el día y en horas impares de la noche, realizó innumerables visitas al Edificio 18, que alberga 40 laboratorios de química. Echó un vistazo a esos laboratorios, tomó fotografías secuenciales y tomó notas, registrando comportamientos que luego caracterizaría como excesivos, irresponsables e incluso peligrosos.

Siempre encendido Los códigos de seguridad requieren que los pasillos del Edificio 18 permanezcan encendidos las 24 horas.

Como parte de su tesis para una licenciatura en ingeniería mecánica, Amanti estaba documentando las formas en que se desperdicia energía en el edificio, uno de los mayores consumidores de energía en el campus. Sobre la base de sus observaciones, estimó que el MIT malgastaba hasta 350.000 dólares al año en calefacción, refrigeración y electricidad que no necesitaba, solo para ese edificio. Y, dijo, el Instituto podría detener este desperdicio tomando medidas que no costarían casi nada.

Las investigaciones de Amanti coincidieron con el comienzo de la Iniciativa Energética del MIT (MITEI), un esfuerzo importante para promover la investigación y la educación sobre energía en el Instituto. Cuando la presidenta Susan Hockfield discutió la iniciativa en noviembre de 2005, dijo que además de generar tecnologías energéticas innovadoras y ecológicas, también tenía la intención de inspirar un cambio en la forma en que el propio Instituto usa los recursos: espero que también lideremos con el ejemplo y… modelar las prácticas de energía sostenible en nuestro campus.

Desde entonces, el MIT ha tomado medidas para que esto suceda. Los nuevos edificios que se están construyendo en el campus fueron diseñados para ser más eficientes energéticamente que los edificios convencionales. Y los profesores, el personal y los estudiantes que trabajan en varios proyectos diferentes han descubierto equipos y prácticas que desperdician energía en todo el campus que podrían sumar millones de dólares al año. Un grupo de estudiantes de la Sloan School of Management, por ejemplo, trabajó con el departamento de instalaciones para identificar proyectos de ahorro de energía que cuestan $ 14 millones y que podrían pagarse por sí mismos en menos de tres años. Una inversión de $ 765,000 en un proyecto de dos años ya le está ahorrando al Instituto alrededor de $ 800,000 al año.

Multimedia

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Para poner en marcha proyectos como estos, el año pasado, la vicepresidenta ejecutiva y tesorera del MIT, Theresa Stone, creó un nuevo Fondo de Inversión para la Conservación de la Energía del MIT con un capital inicial de 500.000 dólares. Desde entonces, los exalumnos han aportado $ 1.5 millones adicionales al Fondo del Grupo de Trabajo de Energía del Campus de MITEI, incluida una donación de $ 1 millón de Jeffrey Silverman ‘68 que estableció el Fondo de Energía Silverman Evergreen. El dinero ahorrado a través de los proyectos pagados con estos fondos se reinvertirá en otros proyectos de conservación.

Pero operar un instituto de investigación de manera sostenible no es una tarea fácil. Los laboratorios consumen mucha más energía que las oficinas o las residencias, en gran parte por necesidad. Es más, muchas empresas ecológicas están ansiosas por vender soluciones que podrían no funcionar realmente. Uno de los obstáculos institucionales para hacer algo sobre la eficiencia energética es la incertidumbre percibida sobre los costos y ahorros, dice Steven Lanou, MCP '98, subdirector de sustentabilidad ambiental en la Oficina Central de Medio Ambiente, Salud y Seguridad del MIT y miembro de MIT Energy. Grupo de trabajo de energía del campus de la iniciativa. A menudo existe escepticismo sobre las promesas de conservación. ¿Cuál será el valor real de mi inversión?

Cerdos de energía

Las fotos de lapso de tiempo de Amanti mostraron que las luces del Edificio 18 brillaban constantemente día y noche. Las lecturas del sensor de luz revelaron que el interior del edificio era dos veces más brillante que otros en el campus. Pero las luces, calculó Amanti, representaron solo el 5 por ciento de la electricidad utilizada. El problema principal, la razón por la que este edificio consumía más energía por pie cuadrado que cualquier otro edificio del MIT excepto uno, era que tenía 200 campanas extractoras y los investigadores las dejaban abiertas cuando no estaban en uso.

Las campanas extractoras son uno de los mayores consumidores de energía en el campus, dice Stone, quien copreside el Grupo de Trabajo de Energía del Campus. Estos dispositivos en forma de gabinete usan ventiladores para sacar el aire del ambiente confinado del laboratorio, llevando rastros de químicos tóxicos al exterior para que los investigadores no los inhalen mientras hacen experimentos. Pero al hacerlo, constantemente extraen aire caliente o frío del edificio. Es como dejar la puerta de entrada y la puerta de atrás abiertas todo el día, dice Peter Cooper '70, gerente de ingeniería sostenible y planificación de servicios públicos en el departamento de instalaciones del MIT. Según una estimación, dice, una sola campana extractora generalmente representa tanto uso de energía anual como dos hogares, y hay más de mil en el campus.

Las campanas de extracción convencionales bombean aire a la misma velocidad, ya sea que sus puertas de vidrio estén abiertas o cerradas. Las campanas del edificio 18, sin embargo, se seleccionaron porque el flujo de aire cae en dos tercios cuando las puertas están cerradas, lo que potencialmente las hace mucho menos derrochadoras. Pero los investigadores estaban frustrando el propósito. Amanti descubrió que algunos incluso habían desactivado las alarmas diseñadas para sonar cada vez que las campanas usaban más energía de la necesaria, atascando el botón de silencio con trozos de papel, escribió.

Los jefes de laboratorio tenían pocos incentivos para que los investigadores cerraran las puertas. Los departamentos e investigadores individuales no pagan sus propias facturas de energía, dice Cooper; el Instituto en su conjunto paga la cuenta. Exigir que cada laboratorio pague por la energía que usa podría motivar a los investigadores a ahorrar, dice, pero es poco probable que cambie la política actual, por una buena razón. En el MIT, es fácil para, digamos, un biólogo y un ingeniero eléctrico formar un laboratorio juntos. Aunque conseguir espacio asignado a veces puede ser un desafío, no tienen que preocuparse de que el departamento de biología y el departamento de ingeniería eléctrica combinen sus presupuestos, dice. Cuando nos comparamos con otras universidades de investigación, gran parte de nuestro éxito se debe a que tenemos corredores interconectados y un sistema financiero común.

Resulta que se puede persuadir a las personas para que cambien incluso sin un incentivo financiero. Después de que el jefe del departamento de química, Tim Swager, se enteró de lo hambriento de energía que estaba su edificio, decidió hacer algo al respecto y fue a buscar una manera de revelar los laboratorios más derrochadores. Cada campana extractora está equipada con sensores que registran qué tan abiertas están las puertas y transmiten esa información a un sistema que controla el flujo de aire. Swager encontró $ 12,000 para desarrollar un programa para convertir los datos en informes que comparan todos los laboratorios, identificando a los mejores y exponiendo a los peores infractores.

Los informes llevaron a los investigadores a cerrar las capotas con más frecuencia; eso le ahorró al Instituto alrededor de $ 24,000 al año y redujo las emisiones de dióxido de carbono en 93 toneladas solo en el Edificio 18, según un análisis realizado por Dan Wesolowski, PhD ‘08. Aunque el departamento de química en sí no ahorró dinero, dice Cooper, el simple hecho de darles información cambió el comportamiento.

Se están realizando otros esfuerzos para cambiar el comportamiento. Wesolowski, junto con otros estudiantes, también estudió el uso de puertas giratorias en el edificio MIT Medical (E25). En promedio, se intercambia ocho veces más aire cuando se abre una puerta batiente que cuando se abre una puerta giratoria. Eso es ocho veces más aire que se necesita calentar o enfriar, escribieron los estudiantes. Concluyeron que si todos usaran las puertas giratorias en E25, el MIT ahorraría casi $ 7,500 en gas natural cada año, suficiente para calentar cinco casas, y eliminaría casi 15 toneladas de emisiones de dióxido de carbono. Su estudio también encontró que muchas personas evitan las puertas giratorias porque son difíciles de empujar, un problema que el departamento de instalaciones ha abordado desde entonces al repararlas y asegurarse de que funcionen correctamente. Y Wesolowski descubrió que más personas usan estas puertas si los letreros explican por qué es una buena idea y les agradecen por hacerlo. Las versiones permanentes de esos letreros ahora están instaladas en todo el campus.

Pero lograr que la gente cambie su comportamiento no es suficiente. Los $ 24 000 anuales ahorrados al cerrar las campanas de extracción, por ejemplo, eran menos del 7 por ciento de lo que había esperado Amanti; Según los datos que recopiló Swager, las capuchas no se dejaban tan abiertas como había estimado Amanti, por lo que se desperdiciaba mucho menos energía. Otro problema con los cambios de comportamiento es que no siempre duran. Un estudio reciente de edificios energéticamente eficientes realizado por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable en Golden, CO, mostró que los malos hábitos pueden regresar rápidamente: las personas que al principio respondieron a las indicaciones para ahorrar energía en un edificio nuevo, las ignoraron después de un año. Al menos, mantener los ahorros por comportamiento requiere educación continua, dice Lanou, especialmente en un lugar como el MIT, donde constantemente llega gente nueva.

Sin embargo, cuando la gente falla, la tecnología a veces puede ayudar. E incluso los resultados decepcionantes pueden ser instructivos si arrojan suficientes datos. Se ha perdido información tan detallada en muchos esfuerzos para mejorar la eficiencia energética porque realizar las mediciones necesarias puede resultar costoso; pero el MIT ha decidido centrarse en cuantificar cuidadosamente los cambios en el uso de energía para determinar qué enfoques funcionan y qué tan bien.

Trampas de vapor e inundaciones de datos

La mayoría de los proyectos del MIT para reducir el uso de energía no ganarán ningún premio por innovación. Las luces de las pistas de squash de DuPont solían estar encendidas las 24 horas del día. No más: los sensores de presencia ahora los apagan cuando no hay nadie jugando. Asimismo, la instalación de sensores de presencia en la pista de hielo y el cambio de viejas lámparas de descarga de alta intensidad por lámparas fluorescentes ha reducido a la mitad el consumo de electricidad para iluminación y ha hecho que la pista sea dos veces más luminosa. Aún así, se espera que estos y cambios similares que se realicen en todo el campus se paguen por sí mismos en poco más de dos años.

El departamento de instalaciones realiza un seguimiento riguroso de los resultados de dichos proyectos para verificar cuáles dan resultado. Para probar una medida de ahorro de energía, reemplazaron trampas de vapor defectuosas en uno de los dos edificios de dormitorios de East Campus casi idénticos. Las trampas de vapor que funcionan correctamente mantienen el vapor en los radiadores hasta que se condensa y libera su calor; cuando no funcionan, el vapor pasa continuamente. Esto no solo calienta demasiado el radiador, sino que también desperdicia gran parte de la energía del vapor. Reemplazar las trampas en todo el campus ahorró alrededor de $ 800,000 en un año, más que cubrir la factura de $ 765,000 por las reparaciones y los sensores instalados para monitorear el sistema. Aunque costó más instalar los sensores del East Campus que reparar las trampas de vapor de los dos dormitorios, Cooper considera que el dinero se gastó bien, ya que permitió al MIT cuantificar los ahorros.

Algunos de los cambios se basan en tecnologías más avanzadas, al menos para identificar los problemas que deben solucionarse. Los grandes edificios del MIT utilizan sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado muy diferentes de los que se utilizan en los hogares. Enormes manipuladores de aire regulan la temperatura con serpentines de vapor para calefacción y serpentines de agua enfriada para enfriar, ambos alimentados por la planta de cogeneración central del MIT, que captura el calor residual de la generación de electricidad para producir vapor que se puede usar directamente o aprovechar para impulsar compresores y refrigeradores. Estos manipuladores de aire a menudo están controlados por un sistema que registra datos como temperaturas y tasas de flujo de aire y agua, y diferenciales de presión en los conductos.

El sistema de control del MIT, uno de los más grandes de América del Norte, recopila y envía alrededor de 50.000 puntos de datos cada 15 minutos. Normalmente, este tipo de información no se conserva ni se analiza; se usa solo para controlar el manejo del aire de un momento a otro. Pero últimamente, algunas empresas han comenzado a configurar sistemas que traducen las mediciones registradas originalmente en diferentes términos para que ciertos datos se puedan archivar y analizar de manera integral con la ayuda de modelos informáticos y algoritmos ideados por ingenieros mecánicos y otros expertos. Este tipo de análisis ayuda a las empresas a determinar si un edificio está funcionando de la forma en que fue diseñado. Luego pueden identificar problemas y estimar cuánto costará solucionarlos.

El MIT ha contratado a una de estas empresas, Cimetrics, con sede en Boston, para monitorear y analizar algunos de sus edificios. Hasta ahora, la compañía ha identificado formas de ahorrar más de $ 500,000 al año; aproximadamente la mitad de estos proyectos se han completado. En el edificio E25, por ejemplo, las lecturas revelaron que un nuevo sistema diseñado para capturar parte del calor que el sistema de ventilación bombea fuera del edificio no estaba funcionando correctamente. Nuestros muchachos se arrastraron por los conductos y descubrieron que se habían derrumbado, dice Cooper. Sin el análisis de Cimetrics, es posible que esto nunca se hubiera encontrado, y ciertamente no lo suficientemente pronto como para ser reparado bajo garantía.

Pero aunque la mayoría de los edificios en el campus están en el sistema de control de edificios, analizar todos los datos capturados es difícil, costoso y casi imposible de hacer a mano para más de 100 edificios en el campus del MIT, dice Stephen Samouhos '04, SM '06, un Estudiante de doctorado en ingeniería mecánica involucrado en varios proyectos energéticos en el campus. Incluso para un edificio, el análisis de datos de control es muy difícil de realizar. Samouhos habla por experiencia, habiendo estudiado el edificio de ciencia y tecnología de la información (N42) para identificar oportunidades para conservar energía. Pero a los pocos días de instalar sensores en N42, encontró formas de reducir el consumo de energía en un 25 por ciento. Una fuente de desperdicio: las luces permanecieron encendidas toda la noche. Si camina alrededor de ese edificio, ni siquiera puede encontrar dónde están los interruptores de luz, dice. También descubrió que debido a que el edificio fue diseñado para albergar un centro de datos nunca instalado, que habría generado mucho calor, tiene un acondicionador de aire más grande del que necesita. Y aunque ese aire acondicionado puede enfriar el edificio en unos 20 minutos, se enciende cuatro horas antes de que llegue alguien. La solución es simple, dice Samouhos: simplemente desmarque una casilla en el software de control.

Y en el edificio 6C, Samouhos descubrió que los sensores de presencia, diseñados para apagar las luces cuando no había nadie cerca, se habían confundido con interruptores de luz y se habían apagado. Es la última milla de terminar un proyecto lo que nos impide capitalizar los ahorros proyectados, dice Samouhos. Etiquetar los interruptores de los sensores no es muy difícil de hacer, señala. Solo tienes que tener a alguien que lo haga.

Cuidar esos detalles será importante en la construcción del nuevo campus, que está siendo guiado en parte por un proceso llamado diseño integrado, dice Leon Glicksman '59, PhD '64, profesor de tecnología de la construcción e ingeniería mecánica, quien copreside el Campus Energy. Task Force. En el diseño integrado, las medidas de eficiencia, como ventanas más completamente aisladas con mejores revestimientos para mantener el calor fuera en verano y durante el invierno, se consideran al mismo tiempo que sistemas básicos como calefacción y aire acondicionado. De esa manera, por ejemplo, se puede elegir un acondicionador de aire más pequeño de lo habitual en previsión de menores requisitos de refrigeración. El nuevo Sloan Building, que según Glicksman probablemente será el edificio con mayor eficiencia energética del campus, utilizará ventanas que mejorarán el ahorro de energía en el invierno al capturar más energía solar y reducir la cantidad de calor que se pierde a través de las ventanas durante la noche. Pero el diseño integrado solo vale la pena si los administradores de edificios se aseguran de que los diseños de ahorro de energía funcionen según lo planeado. Por lo tanto, los nuevos edificios serán monitoreados para confirmar el ahorro de energía.

Haciendo más

Todos estos proyectos son solo una muestra del trabajo de eficiencia energética que se está llevando a cabo en el MIT. Profesores como Harvey Michaels, científico de eficiencia energética del Departamento de Estudios y Planificación Urbana, están investigando enfoques eficaces para la política gubernamental. Samouhos está trabajando con Neal Gershenfeld, director del Centro de Bits y Átomos del MIT, para desarrollar redes que puedan recopilar datos a un costo menor que los sistemas de control en edificios grandes, y con un detalle aún más fino. Por ejemplo, cada bombilla de un edificio podría controlarse por separado. También están desarrollando algoritmos para usar esta información para hacer cosas como alertar a los administradores de edificios si los sistemas de calefacción, como dice Samouhos, están divagando en su comportamiento. El siguiente paso es desarrollar software que ayude a las personas a decidir qué hacer con la información. No puedo simplemente decir: Tu enfriador no funciona, dice Samouhos. Debo decir, su enfriador está desperdiciando $ 100 por día, y el retorno de la inversión para que obtenga un administrador de servicios es x.

Sin embargo, para toda la actividad en el campus, mucha gente piensa que debería haber más. No creo que hayamos visto nada parecido a lo que deberíamos ver en términos de inversión, dice Jason Jay, estudiante de doctorado de Sloan y miembro del Grupo de Trabajo de Energía del Campus. Señala que el departamento de instalaciones identificó proyectos de renovación de capital por valor de mil millones de dólares que se han pospuesto, muchos de los cuales podrían tener un impacto en la eficiencia energética. Y hasta ahora, solo $ 2 millones se han asignado a los $ 14 millones en proyectos de ahorro de energía que el grupo Sloan ayudó a identificar. El dinero es escaso, especialmente en el clima económico actual. Una cuarta parte de esos $ 2 millones provino de fondos discrecionales, y este año no hay fondos discrecionales disponibles, según Theresa Stone.

El enfoque actual para recaudar fondos para proyectos de eficiencia es preguntar a los ex alumnos y otros donantes. Pero a Jay le gustaría que el MIT también buscara financiación alternativa. Incluso en esta economía, dice, muchos bancos, por ejemplo, están dispuestos a otorgar préstamos para proyectos de eficiencia energética, porque sus resultados son muy confiables.

Dicho financiamiento podría permitir al MIT hacer las cosas aburridas, como reparar trampas de vapor e instalar luces fluorescentes, dice Jay. Entonces podemos dirigir nuestra atención a las cosas interesantes y emocionantes. Le gustaría que el MIT comenzara a sacar tecnologías del laboratorio y aplicarlas en el campus, como herramienta de aprendizaje para los estudiantes y como fuente de inspiración para los arquitectos ecológicos. Permitiría que el MIT sea un sitio de demostración y una especie de faro para el resto del mundo sobre cómo es el liderazgo en eficiencia energética, dice.

Es posible que pronto obtenga su deseo, al menos en parte, cuando el espacio de construcción en el lado norte del campus se transforme en la sede del MIT-Fraunhofer Center for Sustainable Energy Systems. Van a renovar ese edificio y convertirlo en un escaparate de la eficiencia energética, dice Glicksman. La idea es convertirlo en un campo de pruebas para las nuevas tecnologías y demostrar lo que funciona.

Al final, más allá de ahorrar dinero, eso es lo que se supone que deben hacer todos los proyectos de eficiencia energética en el MIT.

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