La reciente entrada en el siglo XXI puede dar la impresión (quizá por el cambio de milenio) de una entrada en el futuro, aunque por contra arrastramos el modo de hacer de otras generaciones para las que el mundo cambió en cuestión de años. La generación de mis abuelos pasó de usar la tracción animal a moverse haciendo uso de los combustibles fósiles. Y estos se extendieron rápido por el mundo: eran baratos y cumplían su propósito.
El petróleo, muy por encima de casi todos los demás factores contaminantes, nos ha llevado por una rama tecnológica poco limpia, bastante predecible y con los días contados. Y quizá incluso quede petróleo en la Tierra cuando lo abandonemos. Como dice José Luis Cordeiro, «la edad de piedra no acabó porque se terminasen las piedras». Los humanos encontraron otro material que hacía las veces de piedra, pero que era incluso mejor.
El futuro energético tiene también otros «materiales» (fuentes) que explotar que no son el petróleo. A día de hoy son bastante conocidos, y poco a poco se van abriendo paso en el porcentaje del uso de energía mundial. Energy Matters publicó un artículo sobre cómo, muy poco a poco, el uso de carbón, petróleo y gas derivado del petróleo decrecen con el tiempo en sustitución de energías más limpias. Como los biocombustibles, la geotermia, la energía hidroeléctrica, el viento y el sol (entre otros).
El consumo de energía en las ciudades
Las ciudades son elementos de nuestra sociedad particularmente contaminados debido a la alta concentración de vehículos. En no pocas ciudades del mundo, sus habitantes deben andar con mascarilla para evitar una contaminación mayor y futuros problemas respiratorios. Además, hay que tener en cuenta que gran parte de la energía generada en todo el planeta debe viajar cientos de kilómetros para abastecer los edificios que la necesitan. Las ciudades son gigantescas estructuras que consumen recursos.
En 2014, la ciudad de Madrid tuvo un consumo estimado de casi 10.000 ktep (ktep, toneladas equivalentes de petróleo) de las cuales el 75% vino de manera directa de los combustibles fósiles. Aunque esta y otras ciudades de nuestro país tienden a las energías verdes, este cambio se realiza de forma gradual.
Casi todos hemos visto los campos solares, o las parcelas destinadas a molinos eólicos. O incluso las «serpientes de mar» Pelamis. Sin embargo, ¿cómo se consigue fusionar estos métodos de obtención de energía para generarla allí donde se consume, si la impresión que dan es de requerir mucho espacio? ¿Cómo podemos integrar la generación de energía con la construcción de edificios? ¿Es viable?
Los edificios de «energía cero» y la tasa de retorno energético
Los edificios de energía cero, o edificios de energía neta nula, son construcciones cuya demanda de energía se ve cubierta por autogeneración. Es decir, que no requieren de conducciones eléctricas que les provean de electricidad porque generan toda aquella que puedan llegar a necesitar.
Aunque lo cierto es que el concepto de estos edificios no es moderno (los pioneros de la arquitectura solar datan de 1977), la concienciación social y política ha hecho de estos edificios una realidad y, de cara al futuro, una obligación. La primera vivienda de energía cero la construyeron Torben V. Esbensen y Vagn Korsgaard para la Universidad Técnica de Dinamarca[1], y esta podía calentarse durante todo el invierno sin más energía que la generada por el sol.
La primera barrera a superar para que estos edificios sean considerados verdaderamente de energía cero es la llamada tasa de retorno energético (TRE). La TRE es una división que contempla cuántas veces se genera la energía necesaria para construir esa fuente de energía. En algunas ocasiones se incluye no solo la energía que puede generar la fuente enfrentada a la que cuesta colocarla, sino frente a su propio gasto de diseño, fabricación y mantenimiento.
Por poner un ejemplo, la energía solar mediante colectores tiene una TRE ideal entre 1,6 y 1,9. Al final de la vida útil de la placa habrá desarrollado una energía de entre 1,6 a 1,9 veces lo que costó instalarla en un principio (costes energéticos de diseño, fabricación, transporte, instalación y mantenimiento incluidos). Esto significa que una placa de estas características que se rompa a los dos o tres años de haber sido instalada tendrá un TRE menor a la unidad y, por tanto, no habrá devuelto energía: solo la habrá consumido.
Passivhaus, las casas pasivas
El passivhaus es un estándar de construcción nacido en 1988 que pretende, mediante la aplicación de diferentes técnicas, construir viviendas y oficinas cercanas al edificio cero energía. Estos pequeños trucos son, a grandes rasgos:
- Un aislamiento térmico excelente, y que dependa del clima donde se construya.
- Ventanas y puertas de altas prestaciones, ya que los huecos térmicos son el punto débil de la envolvente del edificio. Minimizando la pérdida por estas áreas, los requerimientos energéticos se reducen de manera significativa.
- Ausencia de puentes térmicos. Un puente térmico es, en esencia, un conducto físico (como una viga) expuesta a varias temperaturas. Esta viga expulsará el calor en invierno y el frío en verano, de modo que se perderá energía.
- Ventilación mecánica con recuperación de calor. Por ejemplo, del calor que generan los cuerpos o los equipos electrónicos de las oficinas.
- Estanqueidad del aire, de modo que no existan huecos o grietas que generen corrientes por diferencias de temperaturas. El ensayo Blower Door mide cómo de estanco o hermético es una sala.
Estas construcciones llevan desde 1990 levantándose en Alemania, y poco a poco se han extendido por Austria, Inglaterra, España, Francia y Estados Unidos.
Innovación sorprendente
Lejos de la mejora de los métodos clásicos de construcción, existen ideas innovadoras que hoy en día nos dan la impresión de futuristas por su extravagancia, pero que prometen integrarse en el futuro de la edificación. Algunas ya lo están haciendo.
La empresa AeroVironment es un ejemplo de ello. Focalizada durante muchos años en aviación, saltó hace poco a la construcción de edificios que, revestidos con turbinas de baja velocidad, pueden generar su propia energía.
Museo Kunsthaus de Graz
Otro es el museo Kunsthaus, que visto desde el aire parece desentonar con el paisaje tradicional de Graz (Austria). Su construcción orgánica y globular recuerda a una enorme célula en el núcleo de la pequeña ciudad de tejados a dos aguas. Sin embargo, este edificio posee 1.288 paneles fotovoltaicos de acrílico semi-transparente con los que produce toda la energía necesaria para su funcionamiento.
La Torre «Dinámica» (Dynamic Tower), es un proyecto aún en diseño obra del arquitecto italiano David Fisher. Dubái, la capital del petróleo, será la primera ciudad que acoja el diseño de este edificio, de 420 metros de altura total, que contará con 79 turbinas eólicas por planta. Además, el viento podrá mover levemente cada una de las plantas, generando energía toda la energía que el edificio requiere del movimiento.
Rawlemon, una ingeniería que empezó con un crowfunding, tiene ahora la patente de una lupa esférica con la que las placas solares pueden reducirse de manera significativa, disminuyendo el área del colector. Este puede funcionar incluso de noche, con la luz de la luna. Aunque su rendimiento será más bajo, la generación «solar» nocturna de energía ha sido un problema no resuelto durante años.
Rawlemon
Conciencia medioambiental y obligación legal
Aunque algunos puntos de este artículo puedan llegar a sonar a ciencia ficción, lo cierto es que estamos bastante cerca de lograr que todos los edificios sean de energía cero. De hecho, la Directiva Europea 2010/31 establece que todos los edificios construidos o reformados de importancia a partir de 2020 tendrán que ser de consumo cero. Construidos de tal modo que no requieran energía y que, si la necesitan, esta provenga de fuentes renovables.
Casi todas las energías alternativas están mucho más cerca de un TRE unidad que el petróleo, cuyo TRE actual es de 8. Sin embargo, ya contamos con aerogeneradores eólicos con un TRE de 80, e hidroeléctricas con un TRE de 250. Con estos datos, y teniendo en cuenta que el petróleo tuvo un TRE de 100 hace ochenta años (cada vez cuesta más energía extraer la misma cantidad de petróleo), parece evidente el camino por el que debemos seguir.[2]
[1] Dimensioning of the solar heating system in the Zero Energy House in denmark, Torben V. Esbensen and Vagn Korsgaard. Termal insulation laboratory, Technical University of Denmark.
[2] «Energy Payback Ratio of Energy Options», A Sustainable Future? The limits to Renewables, by David Elliott, Professor of Technology Policy at the Open University
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