Un alambrado alto resguarda filas de paneles solares montados sobre bloques de hormigón.
La construcción es el inicio de un proyecto vasto, una tentativa de crear la primera ciudad libre de automóviles, de emisiones de dióxido de carbono y de residuos. Con la intención de inaugurarse en 2016, la ciudad es la pieza focal de Masdar Initiative, una inversión de 15.000 millones de dólares del gobie o de Abu Dhabi, que es parte de los Emiratos Árabes Unidos. La urbanización nueva, que se construye a las afueras de la ciudad de Abud Dhabi, funcionará básicamente con energía solar y consumirá sólo el 20 por ciento de energía que utilizaría una ciudad convencional del mismo tamaño. La basura se clasificará y reciclará o se utilizará como abono orgánico; las aguas servidas se procesarán para obtener combustible. Las columnas de hormigón elevarán a la ciudad siete metros respecto del suelo para que debajo quede un espacio para una red de transportes eléctricos automatizados para reemplazar a los automóviles. Los diseñadores predicen que la urbanización atraerá 1.500 negocios de tecnología limpia, desde empresas inte acionales grandes hasta startups y, eventualmente, a unos 50.000 residentes.
La ciudad será un oasis de energía renovable en un país de cinco millones, enriquecido por el petróleo, que consume, per capita, la cantidad más alta de recursos naturales del mundo. Visto de otor modo, podría ser sólo otro proyecto ostentoso de un país plagado de ellos. De hecho, los Emiratos Árabes Unidos ya tienen el edificio más alto del mundo, y un centro de esquí cubierto que tiene una pista de 200 metros de largo en forma de diamante. Los promotores de bienes raíces extrajeron coral y arena del lecho marino para apilarlo en el Golfo Pérsico y crear islas en forma de palmeras y un mapa del mundo.
Sin embargo, muchos expertos se sienten optimistas respecto de que la ciudad se ha transformado en banco de pruebas de nuevos métodos de ingeniería y de problemas arquitectónicos involucrados en crear ciudades con un medio ambiente sostenible. Aunque hubo arquitectos que ya diseñaron y constructores que ya levantaron muchas residencias pequeñas con cero emisiones y edificios comerciales, los proyectos que implican edificios grandes, multiuso, no cumplieron con las expectativas ya que utilizaron demasiada energía o no generaron la suficiente. Parte del problema es la complejidad creciente que aparece al agrandar la escala, según J. Michael McQuade, vicepresidente senior de ciencia y tecnología de United Technologies en Hartford (Estados Unidos); el software actual para diseño no ha podido con ello. Pero en sí, Masdar City se creó con la ayuda de un extenso modelado por ordenador y se acondicionará desde el principio para recolectar datos que puedan ser valiosos para crear modelos mejores. Esa información podría servir para que resulte más fácil y más económico levantar ciudades sin emisiones en el futuro.
Y la finalidad de la urbanización es hacer dinero, no sólo presentar tecnología nueva. “Queremos que Masdar City resulte rentable, no que sea un coste que caiga en saco roto”, señalalaba Khaled Awad, director de desarrollo de propiedades del proyecto, en una exhibición inmensa de bienes raíces en Dubai el otoño pasado. “Si no es rentable como proyecto de bienes inmuebles, no es sostenible”. Sin embargo, de serlo, se podría duplicar.
“Si al obtener experiencia por construir esta ciudad original, los ingenieros ambientales se vuelven mucho más productivos al construir la ciudad siguiente, esto pasará de ser ciencia ficción a algo que adoptaría Houston”, comenta Matthew Kahn, un profesor de economía en la University of Califo ia, en Los Angeles (Estados Unidos). Gil Friend, presidente ejecutivo de Natural Logic, una empresa de diseño sostenible ubicada en Berkeley, está de acuerdo. “Por un lado veo a Masdar como un parque de juegos para los ricos, y por el otro como una oportunidad de investigación y desarrollo para usar y probar tecnología que, si todo sale bien, aparecerá en otras ciudades”, añade.
Por supuesto que mucho de lo que se aprenda en Masdar no se aplicará fuera de la costa soleada e increíblemente bocho osa del Golfo Pérsico. Un lugar de Alemania, sin tanto sol, no podría depender tanto de la energía solar. Un lugar en San Francisco tal vez no necesite aire acondicionado, haciendo que la información referida a sistemas de enfriamiento no sea tan importante. Pero si el proyecto alcanza sus metas medioambientales, por lo menos demostrará que esas ciudades se pueden construir. Según Friend, “las personas dicen ‘Wow, sería fantástico. Sería una buena idea, pero obviamente no es posible’. Una vez que puedes señalar algo concreto, muchos de esos argumentos desaparecen”.
nAbrir camino
La iniciativa Masdar es parte de un plan ambicioso para transformar una economía basada en recursos (el tercer exportador más grande de petróleo del mundo) a una basada en conocimientos y pericia. El nombre Masdar deriva de una palabra árabe que significa “fuente”, y el plan es transformar a Abu Dhabi en el Silicon Valley de la energía altenativa: una fuenta de talento, patentes y startups en la industria que un día podría desafiar la supremacía del petróleo. Como mínimo, sería un desafío de proporciones enormes, especialmente para una región que, según Awad, “no ha tenido innovaciones durante un milenio”.
La ciudad se concibió como una zona libre de impuestos cuya finalidad es atraer empresas de tecnología limpia, básicamente de otros países. (El primer arrendatario, General Electric, planea construir un complejo de 4.000 metros cuadrados). El Masdar Institute, la primera parte de la ciudad que se va a construir, será lo que es la Universidad de Stanford para Silicon Valley. Desarrollado conjuntamente con el MIT, que organizó el currículum y está ayudando a seleccionar y entrenar al cuerpo docente, el instituto será una facultad de investigación de graduados, otorgando maestrías y eventualmente doctorados. Su primera clase, de 100 estudiantes, comenzará los cursos este otoño. Y si los graduados crean ideas prometedoras y abren empresas, pueden solicitar que Masdar Iniciative les brinde el capital. De los 15.000 millones de dólares que el gobie o ha asignado hasta ahora para esta iniciativa, sólo se destinaron alrededor de 4.000 millones de dólares para construir la infraestructura de la ciudad. (Se espera que la ciudad cueste un total de 22.000 millones de dólares, y el resto provendrá de inversores extranjeros.) Los 11.000 millones de dólares restantes están destinados a un abanico de inversiones: los proyectos, hasta ahora, incluyen una fábrica de células solares en Alemania, un parque eólico marino en el Reino Unido, y esfuerzos para reducir las emisiones de carbono en Nigeria.
De todos modos, la parte más visible de la iniciativa es la ciudad. Según varios expertos, es el proyecto de cero emisiones y cero residuos más grande del mundo, con mucha diferencia. (La urbanización de una “ciudad ecológica” más grande, cerca de Shangai, no aspira a cero emisiones.) Los inicios en otros lugares se limitaron hasta ahora a edificios de tamaño de pequeño a mediano y a pequeñas comunidades, como a una serie de casas adosadas eficientes para 250 personas en Wallington, South London. Uno de los edificios de cero emisiones más ambiciosas hasta la fecha, el Lewis Center en Oberlin College, en Ohio tiene 1.263 metros cuadrados de espacio. Masdar City abarcará seis kilómetros cuadrados. El centro de operaciones, que incluirá oficinas y espacios culturales y comerciales ocupará una estructura de 89.500 metros cuadrados.
El plan director detallado de la ciudad ya está completo, como así también los planos de los primeros edificios: el Masdar Institute y el centro de operaciones. La ciudad, que incluirá departamentos, laboratorios, teatros, cafeterías, escuelas, cuarteles de bomberos, etc., está ideada para generar tanta energía como la que consuma. Su agua se reciclará para ahorrar el coste de la desalinización. Tubos al vacío bajo la ciudad transportarán la basura a un lugar central donde se la clasificará, y se reciclará la mayor cantidad posible. La basura que no se pueda reciclar se convertirá en energía a través de un proceso de gasificación y lo residual se incorporará a los materiales de construcción. Las aguas servidas se tratarán y parte se transformará en combustible renovable seco para generar electricidad. El sistema de transporte incluirá un metro ligero que una la urbanización con el centro de Abu Dhabi y el aeropuerto, y también un sistema de vehículos eléctricos automatizados, que conectará a las personas con el metro ligero o los dejará en playas de estacionamiento fuera de la ciudad.
Como es característico en los proyectos de cero emisiones hasta la fecha, la ciudad deberá depender parcialmente de combustibles fósiles, tanto durante la construcción como durante la noche, cuando no producen electricidad los paneles solares. La meta realmente está mejor definida como cero emisiones de dióxido de carbono de la cuadrícula: para alcanzar la meta de cero emisiones, los creadores recurrirán a un sistema de créditos de emisión de carbono. A medida que se construye la ciudad, un conjunto de paneles solares de 10 megavatios enviarán energía a la ciudad de Abu Dhabi cercana, reduciendo la demanda de electricidad de las centrales de energía a base de gas natural durante el día. Las emisiones de carbono ahorradas compensarán las emisiones producidas por la noche, cuando Masdar recibe energía de las mismas centrales a base de gas natural. Este conjunto solar, y los paneles adicionales que se instalarán a medida que la construcción continúe y la demanda energética crezca, también compensará las emisiones de carbono del equipo de construcción, de los procesos utilizados para fabricar los materiales de construcción tales como hormigón y hasta de los vuelos de los consultores hacia Abu Dhabi desde otras ciudades del mundo.
nHasta ahora, los creadores han dado cuenta de “casi todo”, dice Pooran Dasai, cofundador de BioRegional, una empresa británica que ayudó a desarrollar el proyecto de cero emisiones en Londres y fue consultor de Masdar. “No conozco ningún otro proyecto que haya sido tan riguroso en términos de control de su carbono. Están dando caza a todas las moléculas de dióxido de carbono”, concluye Desai.
El plan director
Dubai es una ciudad en extensión, dominada por automóviles a una hora de distancia en automóvil desde la ciudad de Abu Dhabi. Los rascacielos bordean una autopista de 12 carrilles, la Sheik Zayed Road. Durante el verano, el sol levanta la temperatura a 46 º C en los lugares sin sombra. Pero hay algunos lugares en Dubai donde una persona puede caminar a la intemperie a medio día sin riesgo de insolación y son elementos del pasado. Son los “souks” cubiertos, mercados con sombra. Y hay un barrio histórico llamado Bastakiya, que preserva algo de la arquitectura que protegía a lo locales de la humedad y del calor antes de la llegada del aire acondicionado. Las casas y los negocios tienen paredes gruesas hechas de coral seco y yeso que absorben el calor durante el día y lo van liberando lentamente durante la noche. Como los edificios se encuentran muy juntos, se dan sombra y también a los pasajes que son estrechos. Éstos sirven de embudo para las brisas, y enfrían más a los edificios.
Cuando Gerard Evenden, un socio senior de la empresa británica Foster and Partners, comenzó a trazar el plan director para Masdar City, buscó formas para ahorrar energía en los diseños tradicionales. Como la ciudad dependerá casi integralmente de electricidad proveniente de energía solar, que cuesta cinco veces más que la electricidad de la cuadrícula local, la ciudad deberá ser alrededor de cinco veces más eficiente en cuanto a energía que las urbanizaciones cercanas que compitan con ella.
Una de las primeras cosas que Evenden hizo fue eliminar los automóviles: sin una autopista, los edificios podían separarse por pasajes de entre 7 y 12 metros de ancho, lo suficiente para que se den sombra y para que a su vez permitan la entrada de luz indirecta. Ese es un modo económico de reducir la necesidad de aire acondicionado y de iluminación, la mayor sangría de electricidad en los edificios comerciales. El aislante también es económico: en el Masdar Institute, Evenden planea utilizar aislante de un grosor de 30 centímetros para aislar el calor. También piensa incorporar “pieles” de láminas de cobre que reflejan la luz y conducen a calor fuera de los edificios. Las láminas estarán protegidas del polvo del desierto por un plástico autolavado parecido al Teflón. Para reducir la necesidad de desalinización, que consume mucha energía, el diseño de Evenden reducirá el consumo de agua en un 75 % a través del reciclado, artefactos de poco flujo y orinales sin agua.
Una fracción de la energía que todavía se necesitará para alimentar la ciudad provendrá de combustible a base de desechos y tal vez energía geotérmica. El resto provendrá del sol, pero no todo mediante la fotovoltaica (que es cara), para convertir la luz solar en electricidad. Dispositivos muchos más económicos que concentran el calor del sol calentarán el agua e impulsarán un tipo de aire acondicionado llamado refrigeración por absorción. (Este es el mismo tipo de tecnología que se utiliza actualmente en las heladeras a base de propano.)
Teóricamente, todo debería funcionar. Pero en la práctica, hasta proyectos mucho menos ambiciosos fallaron. El Lewis Center de Oberlin College tiene muchos de los mismos elementos de diseño para ahorrar energía: aislamiento grueso, ventilación natural con la refrigeración por absorción, muchas ventanas para compensar la necesidad de luz eléctrica y bombas de calor en vez de calderas convencionales. El conjunto de paneles solares de 60 kilovatios en el techo supuestamente iba a producir durante el año la energía que el edificio consumía. Sin embargo, el edificio utilizó, inicialmente, demasiada energía, y los paneles solares no fueron los adecuados. Para llegar a lograr cero energía de la cuadrícula, la facultad debió instalar un conjunto solar cercano, triplicando el total de producción de energía. Esto sumó más de un millón de dólares a un edificio que de por sí, ya era costoso, según John Scofield, un profesor de física en Oberlin que publicó un análisis detallado del rendimiento del edificio.
En general, los arquitectos consideran que predecir cómo van a interactuar los sistemas de energía eficientes se hace cada vez más difícil a medida que el edificio se va agrandando. Por ejemplo, en los edificios que están diseñados para aprovechar la luz natural, los diseñadores pueden instalar sensores para que apaguen las luces automáticamente cuando llega suficiente luz desde el exterior. Pero las luces que se encienden y apagan en un sector con sensores pueden afectar los sensores de otros. En algunos edificios esto ha creado un círculo vicioso que hace que las luces se enciendan y apaguen reiteradamente, de un modo muy molesto.
nZonas de calefacción y refrigeración cercanas también pueden afectase mutuamente y crear circuitos cerrados complejos e impredecibles, especialmente en la medida en que la cantidad de zonas aumente.J. Michael McQuade de United Technologies recuerda lo que ocurrió cuando su empresa diseñó lo que debería haber sido un sistema de administración de calefacción, ventilación y aire acondicionado para un edificio nuevo en Paris. El sistema estaba diseñado para coordinar 3.000 zonas diferentes. “Cuando el edificio se ensambló, fue un gran consumidor de energía, y hubo que cambiar el sistema de control integrado para resolverlo”, comenta McQuade.
Scofield asegura que si los edificios de cero emisiones van a ser económicos, los diseños tendrán que funcionar desde el principio. “Si cometes un error”, comenta, refiriéndose al fiasco del Oberlin, “cada corrección que hagas será mucho más cara que haberlo hecho correctamente al principio”.
Tránsito personal
Masdar City se montará sobre pilotes de hormigón para dejar lugar para un sistema de transito rápido personal (PRT) que reemplazará a los ómnibus y trenes con vehículos más pequeños diseñados para cuatro personas. Los planificadores de Masdar esperan que el sistema utilice menos energía que el transito masivo convencional, y dicen que también va a ser más conveniente.
En un sistema de PRT, varios vehículos pequeños, a menudo llamados vainas, están a la espera en cada estación. Un individuo o un grupo pequeño aborda uno y elije el destino; la vaina se dirige directamente al destino sin escalas. En un diseño típico, cada vehículo se asemeja a un carrito de golf impulsado por baterías, solo que está completamente cerrado, que es un poco más grande, y que carece de un volante. El vehículo sigue una pista que está conectada a las estaciones mediante rampas de ascenso y descenso, y un ordenador controla cómo las vainas entran y salen de las estaciones: las rampas permiten que las vainas individuales se detengan mientras que las demás recorren las pistas principales a velocidad máxima. Las simulaciones sugieren que los sistemas podrían funcionar con tan sólo medio segundo entre cada vehículo.
Pero aunque los PRT parecen prometedores, no se impusieron. Eso se debe, en parte, a que uno de los primeros sistemas parecidos al PRT construido en los años 70 en Morgantown (Estados Unidos) le daba a la idea mala fama, según Jerry Schneider, profesor emérito de planificación urbana e ingeniería civil en la Universidad de Washington, en Seattle, y que durante mucho tiempo defendió los PRT. “Las personas subían a los vehículos y no se detenía”, comenta Schneider respecto del sistema, una línea de tránsito con vehículos automatizados para alrededor de 20 personas. Él asegura que la tecnología mejoró desde entonces. Pero en el mundo real no existe una demostración importante de los sistemas actualizados.
Dos programas de demostración están en camino. El primero, que transportará a pasajeros desde el aeropuerto inte acional de Heathrow, cerca de Londres, se inaugurará este año. Y la primera etapa del sistema en Masdar City, que construirá la empresa holandesa 2GetThere, está prevista para inaugurarse el próximo otoño en el Masdar Institute.
El banco de pruebas
Sameer Abu-Zaid no está sudando a mares. Hace 39 ºC con 74 por ciento de humedad pero dice que es un lindo día. Está mucho más fresco que el verano en Abu Dhabi cuando las temperaturas pueden alcanzar los 49 ºC. Abu-Zaid, que es originalmente jordano y que recientemente fue gerente de una empresa de fabricación de equipamiento semiconductor en Silicon Valley, dirigirá la infraestructura de energía y distribución de Masdar City. “Todos estos módulos se probaron en las fábricas”, comenta a medida que hace un tour por una de las primeras señales visibles de la ciudad, un lugar de pruebas donde están ubicandos 41 conjuntos de paneles solares, de varios fabricantes para ponerlos a prueba. “Pero se probaron en condiciones de prueba estándar: 1.000 vatios por metro cuadrado a 25 º C. Es un buen espacio con aire acondicionado, es totalmente diferente aquí”.
El polvo del desierto cubre los paneles rápidamente, disminuyendo, efectivamente, la luz que los alcanza. Abu-Zaid supo que sólo cuatro meses de polvo reducen la producción de los conjuntos solares más de un 20 %. Usará esta información para decidir con qué frecuencia lavará los paneles, compensando la pérdida de energía contra el consumo de agua.
nOtro de los problemas es el calor. Las superficies oscuras de los paneles solares absorben la luz solar y aumentan su temperatura 80 ºC. El calor afecta a algunas tecnologías de células solares más que a otras. La mayoría de los paneles solares más eficientes también producen menos energía cuando se calientan. Por tener que sacrificar unas cosas por otras, no es demasiado obvio cuáles paneles funcionarán mejor en Masdar, agrega Abu-Zaid. En el lote de prueba, los sensores registran cuánto se calientan los distintos paneles, en qué medida son eficientes las distintas estrategias de enfriamiento, y cómo se altera la producción de energía mediante la temperatura, entre otros factores.
Dicha recolección de datos continuará a medida que la ciudad crece. Sus diseñadores e ingenieros medirán tanto el consumo como la producción de energía. Registrarán el consumo de agua hasta cada artefacto individual. En la central de operaciones de Masdar, los diseñadores tal vez usen marcadores con RFID en sus credenciales de seguridad para recopilar información respecto de cómo las personas utilizan agua y energía. Dichas mediciones les permitirán a los diseñadores e ingenieros comparar los rendimientos reales de la ciudad con los rendimientos proyectados por las pruebas de laboratorio y las simulaciones.
Cotejo de la Realidad
A principios de los años 60, mientras que Estados Unidos se preocupaba por poner a un hombre en la luna, los ventiladores y la luz eléctrica eran desconocidos en Abu Dhabi, según Mohammed Al Fahim, un nativo del emirato que escribió una historia del lugar. Eso no fue mucho después que se encontrara petróleo allí, y fue mucho antes que comenzara a llegar el dinero. Al Fahim proviene de una de las familias más acaudaladas del área, sin embargo, tanto su hermana como su madre murieron debido a la falta de cuidados médicos básicos. Actualmente, la expectativa de vida de Abu Dhabi es virtualmente la misma que la de los Estados Unidos. Antes, los locales sobrevivían con agua salobre de los pozos, ahora beben agua dulce proveniente de las plantas de desalinización. Las chozas frágiles y combustibles de hojas de palmera en que vivía la mayoría ahora fueron reemplazadas por rascacielos brillantes de acero y vidrio.
En muchos sentidos, el desarrollo de Abu Dhabi durante las últimas décadas reflejó un esfuerzo frenético por igualarse al primer mundo. Ahora, gracias a proyectos como Masdar City, el emirato tiene la oportunidad de llevar ventaja. Pero en términos de desarrollo urbano, parece hallarse ante una encrucijada. En pocos años, mientras que los ciudadanos de Masdar City estén ahorrando horas-kilovatio y usando orinales sin agua, habrá carritos recorriendo una pista nueva del parque temático de Ferrari cercano, los niños gritarán a medida que bajan por toboganes de agua en el parque acuático nuevo, y los aire acondicionadores masivos rugirán mientras refrescan un súper centro comercial de 700 tiendas. Todo es parte de un proyecto de 2.500 hectáreas que empequeñecerá a las 640 de Masdar City.
Los dos proyectos son visiones competidoras del futuro de Abu Dhabi. Si el proyecto de Masdar realmente no se justifica financieramente, realmente podría transformarse sólo en un parque de juegos ecológico para los ricos, un parque temático ambiental que no es importante para el desarrollo de tecnología sostenible a gran escala. Pero si fuera rentable, podría ser la fuerza de impulso para un diseño urbano sostenible. Luego los explotadores de petróleo ricos (en los Emiratos Árabes Unidos y en otros países) tal vez tengan una razón para construir más ciudades ecológicas y dejen de hacer otra pista de esquí en el desierto. Y los explotadores de todo el mundo seguirán su ejemplo.
*Kevin Bullis es el editor de energía de Technology Review.