È stato stimato che gli edifici contribuiscano a circa il 20-30% dell'uso di energia negli Stati Uniti, a un costo annuo di oltre 100 miliardi di $. Inoltre, gli edifici contribuiscono anche a una stima del 35-40% di tutte le emissioni di CO2 degli Stati Uniti. Ci può essere un impatto ambientale ed economico sostanziale se ci sono sforzi per ridurre il consumo energetico degli edifici. La complessità del consumo energetico degli edifici non deve essere data per scontata.
Gli sforzi per migliorare la conservazione e l'efficienza energetica negli edifici spesso implicano la simulazione o l'analisi di sistemi fisici specifici. Ad esempio, i progettisti possono studiare i potenziali risparmi derivanti dall'uso di vernice di colore chiaro sul tetto di un edificio, passando a luci fluorescenti ad alta efficienza o applicando vernice di colore chiaro sul tetto. La complessa interazione tra l'ambiente e i sistemi dell'edificio rende difficile effettuare stime accurate.
Se si include il comportamento degli occupanti, la complessità di questo problema aumenta drasticamente. Cerchiamo di capirlo con un esempio ipotetico: un edificio consuma 1 milione di $ all'anno in elettricità per l'illuminazione. L'analisi potrebbe mostrare che, dati gli attuali modelli di utilizzo, installare un'illuminazione ad alta efficienza costerebbe 1 milione di $ e si tradurrebbe in un risparmio di elettricità del 50%, ovvero 500,000 $ all'anno.
Ciò porterebbe al pareggio in due anni. Tuttavia, immagina che il proprietario dell'edificio investa in una campagna per aumentare la consapevolezza, portando a una riduzione del 25% della quantità di elettricità utilizzata dagli occupanti, o a un costo annuo dell'elettricità di $ 750,000. La stessa illuminazione ad alta efficienza ora farebbe risparmiare solo $ 375,000 all'anno. Ora ci vorrebbero quasi tre anni per raggiungere il pareggio.
Interazioni ancora più complesse si verificano quando si cominciano a considerare tutti i sistemi dell'edificio, come elettrodomestici, reti dati, modelli di utilizzo e altri aspetti del comportamento degli occupanti che incidono sui modelli di utilizzo e di domanda.
Ad esempio, il miglioramento del controllo del clima potrebbe incoraggiare gli occupanti a trascorrere più tempo all'interno dell'edificio, il che porterà ulteriormente a un aumento del consumo energetico. Questo fenomeno è anche definito effetto rimbalzo.
Questo tipo di comportamento emergente è un segno di sistemi complessi. Il comportamento complessivo di tali sistemi complessi è determinato in modi a volte imprevedibili dagli elementi del sistema che interagiscono tra loro e con l'ambiente.
Ci sono innumerevoli esempi di sistemi complessi creati dall'uomo intorno a noi, come le fluttuazioni del mercato azionario, gli ingorghi stradali, ecc.
Vedi anche: Che cosa si intende per energia recuperata (o energia termica di scarto)?
Che cos'è l'ABS?
Le tecniche analitiche tradizionali non sono ben equipaggiate per gestire sistemi complessi, poiché il comportamento di tali sistemi spesso presenta brusche non linearità, come i punti di svolta. Negli ultimi anni, entità commerciali come Ecosistema, così come i ricercatori di centri accademici come il Santa Fe Institute, hanno studiato con successo e gestito sistemi complessi utilizzando Simulazione basata su agenti (ABS).
Come cattura il comportamento dei sistemi?
È una tecnica di simulazione che cattura il comportamento dei sistemi dal basso verso l'alto. Inizialmente, ABS è stato studiato principalmente in contesti accademici, mentre di recente è stato utilizzato per risolvere una varietà di complessi problemi aziendali e tecnologici in molte aree problematiche e settori industriali. Il lavoro di ABS spiega anche la complessità del consumo energetico degli edifici.
