Cómo las fachadas y pavimentos de las ciudades europeas se están usando para obtener energía limpia

Las fachadas de los edificios y las aceras de las ciudades holandesas e italianas se están convirtiendo en superficies inteligentes que obtienen energía y están equipadas con sensores para alimentar, calentar y enfriar los espacios e incluso supervisar las carreteras.

Ventanas edificio
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Los europeos nos hemos acostumbrado a ver paneles solares en los tejados de los edificios. Pero hay muchas otras superficies hechas por el hombre en nuestras ciudades y pueblos que podrían utilizarse para obtener energía, incluyendo las superficies de los edificios.

“En Europa hay una cantidad similar de metros cuadrados de superficie de edificios disponibles como espacio de techo”, dijo el Dr. Bart Erich de la Organización de Investigación Científica Aplicada de los Países Bajos. Dirige un proyecto llamado ENVISION, que investiga tecnologías para obtener energía de las superficies de los edificios.

El equipo del proyecto estima que hay unos 60 mil millones de metros cuadrados de superficie de fachada de edificios en Europa (bienes raíces de primera calidad para lograr el objetivo europeo de un entorno construido con energía neutral en 2050).

Las empresas e investigadores del proyecto se marcaron el reto de hacer que los apartamentos fueran positivos desde el punto de vista energético, lo que significa que los edificios generan más energía de la que utilizan. La idea es integrar cuatro nuevas tecnologías en las fachadas de los edificios para recoger calor o electricidad.

Una tecnología son las ventanas fotovoltaicas que cosechan electricidad. Tienen características similares a las rayas en el vidrio, lo que las hace adecuadas para escaleras o ventanas en las que se quiere que entre la luz, pero no se necesita una transparencia total.

Otro enfoque utiliza una pintura especial que absorbe entre el 40% y el 98% de la luz solar, dependiendo del color. Los paneles pintados se unen luego a bombas de calor especiales. "Estas pueden generar calor o agua caliente", dijo el Dr. Erich.

El sistema también mantiene los paneles a una temperatura bastante estable incluso durante los días calurosos de verano, lo que lo hace eficiente en la recolección de calor. Esta tecnología ha sido probada en un gimnasio escolar en Almere, en los Países Bajos, donde se utilizó para calentar el gimnasio y para el agua caliente.

También hay paneles de vidrio de colores con tecnologías de recolección de calor. Estos pueden ser usados para decorar las fachadas de los edificios.

La cuarta tecnología emplea ventanas ventiladas especiales para enfriar un edificio en verano. “El vidrio es transparente y recoge la radiación infrarroja cercana (procedente de la luz solar)”, dijo el Dr. Erich.

Moviendo el aire a través de canales dentro del vidrio se elimina el calor. Se enfría porque, como si fuera una persiana, el vidrio filtra la energía de la luz solar. A menudo, una buena cantidad de luz se refleja en el exterior, contribuyendo al calentamiento de las ciudades y aumentando la demanda de aire acondicionado.

Superficies más inteligentes

Muchos de nosotros vemos las superficies cotidianas como algo que simplemente debería ser duradero. El profesor Cesare Sangiorgi, ingeniero de materiales de la Universidad de Bolonia, en Italia, cree que deberíamos esperar más de estas superficies y que podemos crear un nuevo tipo de entorno urbano con superficies más inteligentes. "Buscamos crear espacios y superficies urbanas más habitables", dijo el profesor Sangiorgi, que dirige un proyecto llamado SaferUp.

El proyecto financia a científicos de carrera temprana para que investiguen cómo mejorar las aceras y carreteras por las que vamos en bicicleta, conducimos y caminamos. La mayoría de las aceras no contienen tecnologías y son similares a las que se han utilizado durante siglos, pero los científicos europeos pretenden revolucionar esta situación. 

En el Reino Unido, los investigadores de la Universidad de Lancaster, incluido uno de SaferUp, están creando carreteras inteligentes mediante la colocación de dispositivos electromecánicos en ellas. Cuando son presionados por el tráfico, estos convierten la energía mecánica en electricidad. En condiciones normales de tráfico, esto podría generar suficiente energía a lo largo de un tramo de 1 kilómetro para iluminar alrededor de 2.000 farolas o sensores de energía que monitorean los volúmenes de tráfico. Las pruebas de campo están planeadas para 2021.

Mientras tanto, los científicos de la Universidad de Perugia, en Italia, están elaborando sensores inteligentes en cemento que pueden ser colocados en carreteras o puentes. "Las pequeñas partículas transforman su resistencia en corriente eléctrica cuando se doblan o deforman por el paso de un vehículo", dijo el Prof. Sangiorgi. Esto se conoce como efecto piezoeléctrico, que ocurre cuando se ejerce una tensión mecánica sobre ciertos materiales, como la cerámica.

“Se necesitan varias piezas electrónicas, pero el propio material podría entonces detectar el peso, la velocidad o la cantidad de vehículos que pasan sobre él e informar sobre el estado del material con el que está construido un puente", dijo el Prof. Sangiorgi. En el futuro, esta información se la podría descargar en el teléfono o en el ordenador portátil un ingeniero de seguridad durante las inspecciones de carreteras o puentes. Esto podría evitar fallos catastróficos, como el derrumbe del puente de la autopista en Génova (Italia) en abril de 2018, mediante una mejor supervisión del desgaste de esas estructuras.

Edificio con paneles solares
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Ciudades frías

Los pavimentos futuristas también se están diseñando para manejar mejor el calor. Hoy en día, muchas ciudades sufren temperaturas más altas durante el verano que el campo circundante, ya que los edificios y pavimentos liberan el calor de la luz solar durante la noche.

Este efecto de isla de calor causa más enfermedades y muertes, especialmente durante las olas de calor. Los científicos de la Universidad de Perugia están desarrollando superficies de colores más claros que absorben mucho menos calor que el asfalto negro. Esto aprovecha los materiales fosforescentes, que pueden almacenar y luego emitir luz. Los materiales especiales brillan en azul o amarillo incluso cuando se mezclan con el hormigón. La temperatura de este pavimento brillante es más baja que la de las superficies urbanas normales.

El resplandor del pavimento dura una o dos horas después de la puesta del sol, ya que libera la energía de la luz solar, dice la Dra. Anna Laura Pisello, una científica de materiales de la Universidad de Perugia en Italia. "Esto puede ahorrar energía en el alumbrado público", dijo. Las pruebas de la mezcla en las aceras italianas comenzaron el año pasado en el campus de la Universidad de Perugia y se espera que se utilice en la ciudad a finales de este año.

La superficie del asfalto puede alcanzar un máximo de 70°C durante las olas de calor del verano. El calentamiento hace que se doble y se agriete, aumentando los costos de mantenimiento y acortando la vida útil de la superficie. En Alemania, un científico de SaferUp está trabajando con otro equipo para desarrollar una red de tuberías incrustadas en los pavimentos para eliminar el calor. “Los tubos pueden obtener energía de la energía geotérmica para calentar el pavimento cuando haya hielo u obtener el agua subterránea para enfriar un pavimento cuando esté demasiado caliente", dijo el Prof. Sangiorgi.

En cuanto a las nuevas fachadas, el Dr. Erich dijo que, normalmente, estas no devuelven el dinero a los propietarios, pero los paneles de vidrio de color, por ejemplo, deberían dar un retorno de la inversión en 15 años. Al igual que con las tecnologías de pavimentación, el primer paso es construir prototipos en el laboratorio y luego probarlos y mostrarlos en el mundo real. En un futuro próximo, los edificios contarán con más maquetas de paneles pintados que cosechan energía y de vidrios transparentes y de color para mostrar las futuras fachadas. El vidrio fotovoltaico se está probando en un edificio de servicios públicos en Austria, los paneles y las ventanas ventiladas, en un edificio de la Universidad de Génova, y los colectores de calor de color en apartamentos en los Países Bajos.

En un futuro próximo, los europeos caminarán sobre pavimentos más inteligentes, con sensores y electrónica en su interior. Cuando miren hacia arriba, podrán admirar atractivas fachadas de edificios que están recogiendo silenciosamente la energía de la luz del sol mientras enfrían las ciudades que les rodean.

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