Edificios de Energía Cero, una nueva tendencia ambiental

Los edificios de energía cero (EEC) son aquellos que cuentan con la capacidad de producir fuentes de energía renovable para su propio consumo. Sin que tenga que depender de un proveedor externo. Si bien estas construcciones todavía son poco frecuentes en países desarrollados, están ganando cada vez más importancia y popularidad en varias partes del mundo.

La idea de masificar esta alternativa cuenta con gran respaldo, pues implica solucionar una serie de problemas medioambientales y revertir la dependencia de la energía tradicional.

Por lo general, el objetivo más importante de una construcción tradicional es levantar un edificio que genere la menor cantidad de costos posible, dentro de lo que la legislación local se lo permita. Así, el consumo energético durante la vida útil de la estructura pasa a un segundo plano. Por eso, no sorprende que la ineficiencia de los edificios convencionales se traduzca en consumos más altos que el transporte o la industria.

 

La generación energética en los EEC se obtiene a partir de celdas solares que brindan energía fotovoltaica, generadores de energía eólica y pilas de combustible. Otras formas son la generación de calor que es facilitada por el uso de la acumulación de masa térmica en el inmueble, muros trombe, calefacción geotérmica, piso radiante, etc.

No obstante, en una edificación de energía cero, el interés básico radica en que el habitante gaste la mínima cantidad de energía posible y que la misma provenga de fuentes renovables del propio inmueble. Al no requerir de combustibles fósiles, y dado que no emiten CO2 en su generación energética, se les denomina también de carbono cero. Existen opciones parecidas a los EEC que también resultan interesantes como, por ejemplo, los de energía ultra-baja, en los que se trata de que el gasto sea el mínimo posible pero sin llegar a cero; así como los de energía plus, que son capaces de generar más energía de la requerida, lo que brinda la posibilidad de almacenarla o venderla a la red eléctrica.

El consumo de un EEG puede ser definido de varias formas. En los de “energía cero en sitio”, la cantidad de energía producida por fuentes renovables es al menos tanta como la que se usa en un año. Los de “energía cero neta”, por su parte, adquieren el 100% de su energía de fuentes renovables, aunque la misma no se genere en sitio.

En el caso de las “emisiones de energía cero”, el edificio produce o compra suficiente energía libre de emisiones a fin de compensar las emisiones de toda la energía usada en el lapso de un año, mientras que los de “costo cero de energía” el costo de adquisición energética es equilibrado por la venta de electricidad generada en el inmueble, y puede ser verificado con los recibos de la entidad suministradora.

GENERACIÓN ENERGÉTICA. Existen varias tecnologías de microgeneración que permiten proporcionar calor y electricidad al edificio. En el caso de electricidad, esta se obtiene a partir de celdas solares que brindan energía fotovoltaica, así como aerogeneradores para energía eólica y pilas de combustible basadas en hidrógeno.

Las opciones se multiplican para la generación de calor, gracias al uso de biocombustibles, biomasa y colectores solares térmicos para obtener agua caliente, aire caliente y vapor a baja presión. Se obtiene calor, además, gracias a la acumulación en la masa térmica del edificio, muros de agua y muros trombe, entre otras estrategias. Entre las más recientes innovaciones, destaca la calefacción geotérmica, así como los sistemas de climatización tipo fan coil o piso radiante, que permiten acumular el calor del verano para ser utilizado en invierno, y viceversa. Esta técnica se puede apreciar en el edificio del Parlamento de Alemania, situado en Berlín, obra del arquitecto Norman Foster. Para manejar adecuadamente las fluctuaciones en la demanda, sea de calor o electricidad, los edificios de energía cero suelen estar conectados a la red y cuentan con medidores de doble vía. Así, exportan electricidad durante el día y la importan por la noche. Para implementar este sistema, debe existir una política de subsidios en el país en que se va a aplicar, siendo una alternativa difícil en países donde los servicios son privados y el Estado tiene poca participación.

Existe una opción alternativa que se basa en la construcción de edificios 100% autónomos, es decir, que no estén conectados a la red. En estos casos, los costos iniciales suelen ser muy elevados y su amortización es poco probable sin subsidios.

DISEÑO. Los especialistas en ECC buscan, primordialmente, reducir la mayor cantidad de costos posible. El diseño de cada sección se evalúa según la demanda energética que tendrá a futuro, para lo cual se utiliza una técnica de análisis energético del ciclo de vida. Si se logra conseguir un ahorro en la demanda energética, se suele admitir un aumento en el costo inicial del proyecto.

Además del uso de energías renovables, los ECC se valen de energía obtenida de otras fuentes como electrodomésticos, iluminación eficiente y el calor metabólico producido por las personas. La construcción de los mismos se realiza aprovechando la energía solar y el uso de la masa térmica, a fin de mantener constante la temperatura interior independientemente de las variaciones del exterior. Así, se consigue elevar la temperatura promedio a fin de obtener confort higrotérmico.

Es frecuente utilizar herramientas de simulación numérica que permiten considerar una amplia gama de variables de diseño, orientando la estructura de acuerdo a la posición del sol, variando el tipo y ubicación de las ventanas, las sombras proyectadas por edificios cercanos y por el mismo inmueble, la profundidad del vidriado respecto a los muros exteriores, la eficiencia de la calefacción, la iluminación y otros equipamientos así como el clima local, entre otros aspectos.

A FAVOR Y EN CONTRA. Quienes promueven la construcción de EEC destacan, fundamentalmente, las ventajas económicas que brindará a quienes opten por este tipo de edificaciones. Según sostienen, al autoabastecerse de energías renovables, los propietarios no tendrán que preocuparse por las constantes variaciones en los precios del sector energético, ni en la escasez de combustibles fósiles. Además, refieren que se trata de casas de muy buena calidad, con sistemas destinados a funcionar durante décadas con un mantenimiento sencillo.

Por otro lado, tomando en cuenta la cada vez mayor concientización que existe entre las personas e instituciones sobre el cuidado del medio ambiente, es seguro que en el futuro aumentarán los requerimientos ecológicos en las viviendas. Siendo este el caso, las futuras legislaciones pondrán mayor énfasis en la sostenibilidad en las construcciones, incrementando los costos. Esto ya no será asumido en los EEC, por lo que podrían convertirse en opciones cada vez más atractivas dentro del mercado inmobiliario.

Sin embargo, hay quienes advierten que la construcción de EEC conllevan una serie de desventajas que es necesario tomar en cuenta. Señalan, por ejemplo, que la utilización de tecnologías para la producción de energía genera costos adicionales que encarecen el precio final del inmueble. Además, no es común encontrar especialistas en este tipo de construcciones.

Por otro lado, las perspectivas a mediano plazo sugieren que se aplicarán mejoras tecnológicas para la implementación de EEC. Esto bien puede suponer una ventaja en los próximos años, pero resultan poco convenientes para las construcciones actuales, cuya inversión será depreciada. A ello se suma que la mayoría de edificaciones de este tipo no incluyen las emisiones generadas durante la construcción de las mismas.

Existe un debate acerca del balance entre conservación de energía y el uso de energías renovables. Para la mayoría de diseñadores de ECC, la fórmula no se limita a la idea de que “consumir más es igual a generar más” sino que, por el contrario, el funcionamiento del edificio debe demandar una cantidad de energía mínima, que debe ser cubierta por las energías renovables. No obstante, un buen número de diseñadores considera que este aspecto no es de gran importancia, y le dan más valor a las técnicas “activas” (energía solar fotovoltaica, energía eólica, entre otras) para compensar la energía o déficit de calor.

Alrededor del mundo una serie de Edificios de Energía Cero destacan. Algunos de ellos son el Research Support, Beddington Zero Energy Development, la sede de la WWF, la Suzlon One Earth, Omega Center for Sustainable Living (Nueva York) y la Pearl River (China).

LOS EEC EN EL MUNDO. Si bien los ECC es una tendencia apenas en auge, existen grandes estructuras a nivel mundial que reúnen características de costo cero, en cuanto a su demanda y producción energética. La mayoría de ellos cuenta con la certificación LEED, por lo que son considerados “edificios verdes”. Destaca, por ejemplo, el ResearchSupportFacility, en la ciudad de Colorado (EE.UU.). Construido a un costo de US$ 91 millones, es un centro de investigación de 33,000 m2 que destaca por su sistema de iluminación diurna, ventanas electromagnéticas, almacenamiento termal y ventilación bajo el piso. Todas sus necesidades energéticas se satisfacen gracias a paneles solares de gran escala.

En tanto, encontramos en Londres el Beddington Zero EnergyDevelopment, un proyecto inmobiliario conocido como “BedZED”. Cuenta con 770 m2 de paneles solares y emplea un gasificador para almacenar energía a partir de residuos vegetales de árboles. También en Europa, la sede de la World Windlife Foundation (Países Bajos) es considerada una muestra del “ecologismo avant-garde”. Posee un techo de barro que incorpora un sistema capilar de refrigeración por agua, así como ventanas de triple cristal y acabados reciclados.

Destaca también el Zero Energy Office, en Malasia, considerado el primer edificio autosustentable del sudeste asiático, el cual integra sistemas fotovoltaicos para cubrir sus requerimientos de energía. En la India, a su vez, resalta la casa matriz de la corporación SuzlonOneEarth, un edificio de más de 40,000 m2 que posee equipamiento de energía eólica y solar que generan 154 kV para su consumo dentro de la instalación.

En el caso del Omega Center for Sustainable Living, en Nueva York, más de 200 paneles solares suministran electricidad para consumo propio. El centro emplea el reciclaje de aguas residuales y arquitectura ecológica en cada una de sus instalaciones. Finalmente, la torre Pearl River, en China, representa un gran paso hacia la sustentabilidad en el gigante asiático. Es un rascacielos de 71 pisos que sobresale por su sistema de refrigeración radiante. Pese a sus 20,000 m2 de superficie, es uno de los más eficientes de ese país.

EN EL PERÚ. Los Edificios de Energía Cero son, por ahora, una alternativa un poco alejada de la realidad peruana, pues el país no cuenta con estructuras que cumplan en su totalidad los estándares requeridos. Sin embargo, existen edificaciones con altos índices de sostenibilidad, denominados también “edificios verdes”, que cumplen una serie de estándares de ahorro energético y cuidado medioambiental, y algunos de ellos cuentan con la certificación en liderazgo de energía y diseño ambiental (LEED), otorgada por el U.S. Green Building Council (USGBC).

La primera edificación de este tipo se desarrolló en el 2010 en San Isidro. Se trata del edificio Platinum Plaza, construido bajo el concepto Green Building. Con 20,000 m2 de oficinas, cuenta con un diseño orientado a un uso óptimo de la iluminación natural. Cuenta con extractores de monóxido de carbono para el control de gases contaminantes, así como muros cortina con un termopanel, que permiten la disminución del aire acondicionado.

La primera certificación LEED para una edificación peruana se logró el 2014, con la Torre Real Diez, también en San Isidro, gracias a una serie de factores como el uso de aireadores, que permiten un ahorro en el consumo de agua de 24%; jardines con plantas xerófilas, pintura fotocatalítica que absorbe contaminantes y terrazas en los techos.Representantes del USGBC aseguran que en la actualidad existen unas 100 edificaciones en el Perú que están tramitando la obtención de certificaciones LEED en varias categorías. Se espera que en dos años el país cuente con unas 20 construcciones ecoeficientes, lo que marcará el camino hacia la construcción de Edificios de Energía Cero.

VISIÓN A FUTURO. Los especialistas coinciden en que la construcción de Edificios de Energía Cero se perfila como una alternativa interesante a largo plazo. Si bien es cierto que se han identificado las tecnologías requeridas para su implementación, es importante tener en cuenta que su diseño y construcción debe estar a cargo de personal especializado, que realice una integración genuina de todos los elementos que conforman un EEC. Es necesario también realizar análisis cuidadosos a través de herramientas de simulación, así como el análisis del ciclo de vida para el diseño y operación del edificio.

 

Publicado en Ed. 32 revista Proyecta. Lima-Perú.