Energianvändning i byggnader – från uppvärmning och kylning av ditt hem till att hålla lamporna tända på kontoret – är ansvarig för över en tredjedel av alla koldioxidutsläpp (CO2) i USA. Att minska byggnaders CO2-utsläpp med 80 % till 2050 skulle därför bidra väsentligt till att bekämpa klimatförändringarna. En ny modell utvecklad av forskare vid två amerikanska nationella laboratorier tyder på att för att nå detta mål krävs installation av mycket energieffektiv byggnadsteknik, nya operativa tillvägagångssätt, och elektrifiering av byggnadssystem som förbrukar fossila bränslen direkt, tillsammans med en ökning av andelen el som genereras från förnybara energikällor. Deras arbete visas den 15 augusti i tidskriften Joule .

"Byggnader är en viktig hävstång för att försöka minska de totala nationella CO2-utsläppen eftersom de står för 36% av alla energirelaterade utsläpp i USA, " säger Jared Langevin, en forskare vid Lawrence Berkeley National Laboratory och huvudförfattare till studien. "Eftersom byggnadssektorn använder energi på en mängd olika sätt och är ansvarig för en så stor del av efterfrågan på el, byggnader kan bidra till att påskynda den kostnadseffektiva integreringen av rena elkällor, förutom att bidra till direkta utsläppsminskningar genom minskad energianvändning."

För att uppskatta omfattningen av möjliga minskningar av koldioxidutsläpp från den amerikanska byggnadssektorn under flera decennier, forskarna övervägde tre typer av effektivitetsåtgärder – tekniker med högre energiprestanda än typiska alternativ, såsom dynamiska fönster och lufttätning av väggar, avkännings- och kontrollstrategier som förbättrar effektiviteten i byggnadsverksamheten, samt konvertering av bränsleeldad värme- och vattenvärmeutrustning till jämförbara system som kan drivas på el. De övervägde också hur parallellt införande av förnybara energikällor i elnätet skulle förskjuta uppskattningar av utsläppsminskningar från varje byggnadseffektivitetsåtgärd och byggnadssektorn som helhet.

"Medan byggnaders CO2-utsläpp är ganska känsliga för växthusgasintensiteten i elförsörjningen, åtgärder som effektiviserar energibehovet från byggnader måste vara en del av lösningen, ", säger Langevin. "Att komma nära målet om 80 % utsläppsminskning kräver samtidiga minskningar av energibehovet för byggnader, elektrifiering av detta krav, och betydande penetration av förnybara elkällor – nästan hälften av den årliga elproduktionen till 2050. Dessutom, byggnader kan stödja kostnadseffektiv integration av variabla förnybara källor genom att erbjuda flexibilitet i deras driftsmönster som svar på elnätets behov."

Undersöka resultat för specifika effektivitetsåtgärder, forskarna identifierade två särskilt lovande vägar för att minska utsläppen. Den första innebär energibesparande renoveringar och uppgraderingar av väggar, fönster, tak, och isolering - det så kallade "hushöljet" - tillvägagångssätt som också kan öka boende- och arbetskomforten för de boende i byggnaden. Den andra fokuserar på smart programvara som kan optimera när, var, och i vilken grad energikrävande byggnadsuppvärmning, kyl, belysning, och ventilationstjänster bör tillhandahållas.

Forskarna betonar att förverkligandet av dessa strategier och fördelar med utsläpp är beroende av kompletterande åtgärder från beslutsfattare, tillverkare och leverantörer, proffs inom byggservice, och konsumenter. "Regler och incitament som stöder försäljning av effektivare, mindre kolintensiva teknikalternativ, forskning och utveckling i ett tidigt skede som driver genombrott i teknisk prestanda, aggressiv marknadsföring av dessa teknologier när de väl utvecklats, utbildning för lokala entreprenörer med ansvar för teknikinstallation, och konsumenternas vilja att överväga att köpa nyare alternativ på marknaden behövs för att uppnå målet om 80 % utsläppsminskning till 2050, säger Langevin.

För att främja transparensen och repeterbarheten av deras analys, forskarna har publicerat sina effektivitetsmått och resultatdata, allt skapat med Scout, en modell som uppdateras årligen för att spegla viktiga förändringar i byggnadens energianvändning och elförsörjningslandskap. "Vi ser fram emot att med jämna mellanrum se över denna analys för att omvärdera var utsläppen från byggnadssektorn står i förhållande till 2050-målet, under både "business as usual" och mer optimistiska scenarier av effektiv teknikanvändning och förnybar elförsörjning, " säger Langevin.