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Desde no hace poco tiempo diversos medios de comunicación casi que a diario nos bombardean con notas relacionadas con el tema energético, cuando no relacionadas con el petróleo, ora la construcción de hidroeléctricas o el emplazamiento de centrales nucleares. Y claro es que en el mundo moderno que se ha consolidado desde la revolución industrial, se hace casi imposible vivir sin energía eléctrica.

La percepción generalmente consolidada respecto de las funciones de las edificaciones indica que éstas solo tienen la habilidad de almacenar personas, cosas o sistemas, con lo que se desestiman esas potencialidades aparentemente ocultas en sus estructuras. Pero dadas las crecientes condiciones de degradación ambiental, cuya génesis principalmente proviene de las grandes ciudades, se impone la necesidad de abstraer en la perspectiva de buscar y encontrar diversidad de fuentes alternativas de energía que sustituya a las tradicionales, cuya producción o puesta a disposición de forma ortodoxa es uno de los factores de mayor incidencia en las emisiones de efecto invernadero.

En esta ineludible búsqueda cabe preguntarse entonces ¿Qué otras posibilidades energéticas pueden encontrarse en las estructuras de las edificaciones? ¿Es posible identificar las potencialidades de las edificaciones como auténticas baterías energéticas? ¿La capacidad de almacenar energía de las construcciones puede hacer de ellas edificaciones de energía positiva?

 

Edificios de Energía Positiva

Parafraseando a Orozco (2023) puede afirmarse que «en su esencia misma, un edificio con energía positiva se convierte en un equilibrista energético, generando casi la misma cantidad de energía que consume anualmente», e incluso excedentes energéticos que se vierten a la red eléctrica.

Por su parte García (2020) sostiene que los edificios de energía positiva -PEB por sus siglas en inglés- producirán más energía de la necesaria para suplirse y contribuirán a otros edificios conectados a ellos. Agrega que se trata de un desafío para la arquitectura y el sector energético para promover que los edificios se conviertan en colectores y estructuras de almacenamiento de energía y se creen distritos energéticos positivos (PED).

Complementa expresando que si bien puede lograrse mayores ahorros mediante la instalación de sistemas de baterías con alta capacidad, la ventaja del almacenamiento térmico de energía reside en que se aprovechan los recursos disponibles del propio edificio.

Y es aquí donde emerge el potencial de las estructuras de los edificios como reservorios de energía que ha de robustecer esta batería de posibilidades de fuentes energéticas autónomas de las construcciones, conducente a la reducción de la dependencia de la red eléctrica externa.

Los edificios de energía positiva en general obedecen a esa tendencia constructiva ambientalmente sustentable que combina diversas alternativas de generación de energía de manera autónoma y autosuficiente.

 

Potencialidades de almacenamiento energético de las construcciones

Como ya se insinuó ¿es posible considerar que los edificios puedan fungir más allá de la funcionalidad para convertirse en reservorios de energía?

En la era digital y la telefonía móvil surgió la emblemática, pero también problemática, tecnología de almacenamiento de energía portable como la encarnada por las baterías de iones de litio que se usan en los computadores portátiles y en los teléfonos móviles. Una solución a lo sumo pragmática pero con efectos ambientales por el impacto que causa la explotación y procesamiento de este material, a lo que no es ajeno también los potenciales conflictos geoestratégicos por la apropiación de las canteras del mineral por fines netamente económicos y comerciales.

De tal modo que pensar en dotar a todas las construcciones de baterías para almacenar energía proveniente de diversas fuentes -eólica, solar, geotérmica- pude agravar el impacto en el medio ambiente, de ahí la necesidad de explorar alternativas que conviertan a las construcciones en una potencial batería de almacenamiento de energía para el abastecimiento autónomo de cada una de ellas o de agrupaciones.

Frente a este problema, la industria de la construcción viene ofreciendo soluciones a través de múltiples intervenciones y creaciones. Gattupalli (2024) reseña que «Los ladrillos y el hormigón se ha convertido en contendientes para estas baterías, ofreciendo nuevas formas de almacenar energía». Y agrega que los minerales fundamentales para la construcción ahora son componentes claves de los sistemas de almacenamiento de energía térmica (TES) que pueden instalarse en los edificios de manera que los convierte en baterías térmicas.

 

Edificaciones como baterías energéticas

La misma Gattupalli sugiere algunas alternativas de energía positiva como edificios de gran altura, almacenamiento residencial, cemento electrificado, ladrillos, rocas y arena como casas de energía, que constituyen variantes de edificaciones y técnicas de almacenamiento autónomo de energía.

Los Edificios de Gran Altura pueden fungir como baterías energéticas, anotando la misma que los investigadores han estudiado y experimentado con la energía potencial en los ascensores. Con la denominada Tecnología de Almacenamiento de Energía de Ascensores -LETS, por sus siglas en inglés- los ascensores en los edificios de gran altura se transforman en unidades de almacenamiento dinámicas al elevar contenedores de arena húmeda para almacenar energía en los momentos de inactividad, lo que es posible por la combinación de gravedad e infraestructura existente.

BaanTower (Rotterdam, Países Bajos)
Fuente: archdaily.cl, cortesía Atchain

Otra alternativa adicional a los edificios de gran altura, es la de las Baterías Dedicadas y Sistema de Vehículos a Red que de maneracreciente vienen incorporando las residencias unifamiliares y los edificio multifamiliares. Estas tecnologías de almacenamiento permiten que la energía limpia sea utilizada por las casas y luego compartida o vendida a la red de la ciudad. En el caso de los Estados Unidos registró un aumento del 200% en la instalación de estos sistemas entre 2014 y 2018 con la perspectiva de que la tendencia sea creciente.

El Cemento Electrificado es una tecnología que está cogiendo vuelo como alternativa de almacenamiento de energía que hace parte de la estructura de la edificación. Logrado gracias a los investigadores del Instituto de Investigaciones MIT, que fusionando elementos modernos con antiguos, han combinado las propiedades del cemento, el agua y el negro del carbono para crear este compuesto que promete revolucionar las alternativas de generación energética autónoma.

Este nanocompuesto permite que el cemento se habilite como un supercondensador capaz de almacenar y liberar energía eléctrica a velocidades sin precedentes. Según la misma, la propiedad determinante del cemento electrificado radica en su capacidad para formar estructuras en forma de zarcillos dentro de los vacíos que actúan como cables para mejorar la conductividad del material. El material se ha utilizado en los cimientos de los edificios y en las carreteras para crear sistemas de energía en nivel de la ciudad.

Hormigón electrificado
Fuente: construinnova.net
Hormigón electrificado visto desde una lente térmica
Fuente: construinnova.net

Una batería similar pero recargable está siendo desarrollada por investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers -Suecia- a base de cemento, con la pretensión de que en el más inmediato futuro esta tecnología permita convertir edificios enteros en una especie de baterías gigantes. La diferencia radica en que a la mescla de cemento además de agregarle pequeñas cantidades de fibra de carbono para aumentar la conductividad y la resistencia a la flexión, se le añade una malla de fibra de carbono recubierta de metal: hierro para el ánodo y níquel para el cátodo, de tal forma que al igual que los electrodos tradicionales, éstos transportan de un lado a otro cuando el dispositivo se carga y se descarga.

Batería recargable a base de cemento
Fuente: computerhoy.com

Finalmente Gattupalli anota que de un lado la compañía californiana Rondo Energy desarrolló una batería térmica a base de ladrillos que consiste en una pila de éstos con elementos calefactores eléctricos. Los ladrillos acumulan energía convirtiendo la electricidad renovable en energía térmica que a su vez puede utilizarse para proporcionar calor óptimo para diferentes procesos industriales.

En esta misma línea refiere el caso de la compañía israelita Brenmiller que utiliza roca triturada como elemento de su tecnología de TES para transformar rocas volcánicas en un suministro constante de vapor para servicios públicos y aplicaciones industriales.

Y en Finlandia la compañía Polar Night ha desarrollado una batería de arena y ha informado haber instalado la primera batería de este género como parte de una red de calefacción urbana.

 

Algunos ejemplos de edificios «Batería Energética» o Energético Positivo

El Powerhouse Brattørkaia ubicado en la ciudad de Trondheim de Noruega, es un rascacielos que se erige como un verdadero faro de esperanza en la lucha contra el agotamiento de los recursos naturales, prototipo por excelencia de un edificio de energía positiva que produce un excedente energético. Su ingenioso diseño y enfoque en la eficiencia energética se basa en una combinación de paneles solares hábilmente dispuestos, tecnología de captura de calor y sistemas de almacenamiento de energía de última generación, apunta Orozco.

Powerhouse Brattørkaia (Trondheim, Noruega)
Fuente: elsiglodetorreon.com.mx, cortesía ArchDaily

El Ayuntamiento de Friburgo -Alemania-, es otra de las edificaciones «energía positiva» que con su imponente presencia y diseño vanguardista se presenta como un faro de innovación en el campo de la arquitectura sostenible y la eficiencia energética. Este edificio considerado «feliz» es de 6 pisos y alberga a más de 800 empleados municipales. Según Ingenhoven Architects, referido por Orozco, el edificio del ayuntamiento fue diseñado con altos estándares de eficiencia energética siguiendo los rigurosos criterios de Passivhaus. Agrega Orozco que además de la climatización reúne diferentes elementos para maximizar la eficiencia energética, incluyendo la activación de masa térmica, velas de calefacción/enfriamiento, protección solar externa, vidrios triples y ventilación de fondo mecánica con recuperación de calor.

Ayuntamiento de Friburgo (Friburgo de Brisgovia, Alemania)
Fuente: elsiglodetorreon.com.mx, cortesía ArchDail

Pues bien, hemos recorrido esta serie de alternativas de autogestión y auto provisión de energía en las edificaciones que prometen ciudades más amigables con el medio ambiente y mejores condiciones de vida de sus habitantes, gracias al desarrollo de tecnologías energético positivas con las que se pretende aprovechar especialmente el potencial de las estructuras constructivas de las edificaciones. Una luz de esperanza que se enciende para la sostenibilidad ambiental planetaria.

 


Referencias