30 de enero de 2016

Cambios en el modelo eléctrico (I): la pugna tecnológica de las corrientes eléctricas

ACDC no solo es el nombre de una banda australiana de heavy metal. También sirve para designar, en inglés, a los distintos tipos de corriente eléctrica: corriente alterna (AC) y corriente continua o corriente directa (DC).

En las últimas décadas del siglo XIX en los países más avanzados del Planeta la palabra de moda era energía eléctrica. En aquella segunda revolución industrial los EEUU de América estaban a punto de desplazar a Inglaterra y Alemania como primera potencia mundial y tuvo lugar un interesante pulso entre empresas europeas y estadounidenses por el dominio de la tecnología de generación y distribución de energía eléctrica. 

En la Expo de París de 1881 se presentó la lámpara eléctrica incandescente, que pronto desplazó a las lámparas de gas y de aceite en aplicaciones domésticas. En 1882 empezaron a funcionar en Nueva York los primeros motores eléctricos, que enseguida desplazaron al motor de vapor en aplicaciones industriales. Tanto las nuevas lámparas como los nuevos motores necesitaban del suministro de energía eléctrica para poder funcionar. 

Así que enseguida surgió en los EEUU una batalla por el negocio de generación y distribución de energía eléctrica entre Thomas Edison (opción DC), basado en sus propias patentes y George Westinghouse (opción AC), basado en las patentes previas de Nikola Tesla. Pronto se construyeron las primeras centrales de generación eléctrica estadounidenses y -al aumentar la demanda de suministro en hogares e industrias- hubo que ir aumentando las distancias desde las centrales de generación hasta los puntos de consumo. 

En corriente continua (la circulación es siempre en el mismo sentido) la energía eléctrica se genera, se transporta y se consume a la misma tensión. Las centrales eléctricas debían estar cerca de los puntos de consumo, o bien se debían tender cables muy gruesos y muy caros. Frente a este inconveniente, la corriente continua presenta la ventaja de que se puede almacenar en baterías eléctricas (acumuladores).

En corriente alterna (la magnitud y el sentido de circulación varían periódicamente) la energía se genera y su tensión eléctrica se puede modificar, elevando su voltaje para el transporte y reduciéndolo en las cercanías del punto de suministro para su consumo. El transporte en alta tensión permite llevar la electricidad hasta puntos alejados de la central de generación y reducir significativamente las pérdidas eléctricas. Frente a esta ventaja de un transporte más competitivo, la corriente alterna tiene el inconveniente de que no se puede almacenar, por lo que la generación se debe adaptar a la demanda.

Inicialmente la corriente continua parecía ofrecer un panorama más prometedor, con su capacidad de almacenamiento, que posibilitaba un mayor equilibrio entre la generación y el consumo. Sin embargo una serie de percances invirtieron esta posición dominante. El punto de inflexión en cuanto al dominio tecnológico del mercado eléctrico tuvo lugar tras las grandes nevadas de 1888 en Nueva York, cuando las instalaciones eléctricas en corriente continua fueron incapaces de abastecer la demanda. Esta mala prensa para la DC fue aprovechada por su competidora AC para tomar la delantera. Otro traspiés para la corriente continua tuvo lugar en 1890 cuando las recién construidas central hidroeléctrica y línea de distribución en DC de Willamette Falls, en Oregon (EEUU) fueron arrasadas por una inundación y sustituidas por generadores Westinghouse en AC. 

En 1890 se inventó en EEUU un tétrico aparato eléctrico, la silla eléctrica, para ejecutar a los reos de muerte mediante descargas eléctricas y los promotores de la DC lanzaron una campaña de descrédito contra la AC, por su riesgo de electrocución para las personas. En la Feria Electrotécnica de Frankfurt de 1891 la corriente alterna marcó un nuevo avance, al presentarse una línea eléctrica de 175 km construida para alimentar las luces y los motores eléctricos de la exposición, dejando asombrados a todos los visitantes. La puntilla para la DC tuvo lugar cuando la central hidroeléctrica de las cataratas del Niágara decidió en 1893 optar por la AC propuesta por Westinghouse, en detrimento de la DC que había sido propuesta en 1889 por la General Electric Company (GE) de Edison. 

Esta decisión supuso el final de la guerra de las corrientes eléctricas, ganada por Westinghouse. A partir de 1892, con Edison, el inventor más prolífico de la Historia, relegado y con J.P. Morgan al frente, la GE empezó a trabajar en desarrollos en corriente alterna, llegando en poco tiempo a desplazar a la Westinghouse como empresa de referencia en generación y distribución eléctrica. Mientras tanto en Europa la AC no tenía rival y las empresas de referencia eran Siemens y Helske. 

A partir de entonces las redes eléctricas nacionales de todos los países europeos y norteamericanos, se diseñaron y construyeron en base al modelo de grandes centrales eléctricas, transformadores y líneas de transporte en alta tensión, todo ello en corriente alterna. Desde esa época casi todos los desarrollos eléctricos se han realizado en torno a la corriente alterna, todos los consumidores eléctricos y los aparatos electrodomésticos se han diseñado para funcionar con corriente alterna y el modelo de generación en grandes centrales eléctricas y suministro eléctrico en AC, una de las bases de nuestra sociedad de consumo, es el habitual en nuestras empresas y en nuestras viviendas. Por su parte la DC se vio relegada al mundo de las baterías de acumuladores para emergencias y a las pilas para juguetes. 

Los desarrollos tecnológicos en cuanto a computación (proceso de datos) y a los semiconductores (componentes electrónicos) dieron como resultado en los años 70 del siglo XX el lanzamiento del primer microprocesador, un circuito integrado dotado de memoria, capaz de procesar información, y alimentado por… corriente continua. En paralelo se fueron desarrollando diversos aparatos de electrónica de potencia, capaces de pasar de AC a DC (rectificadores) o de DC a AC (onduladores). En la revolución digital de las últimas dos décadas han proliferado los microprocesadores incorporados en muchos aparatos electrodomésticos y los aparatos electrónicos que se alimentan con AC pero internamente funcionan con DC.

Además, durante los desarrollos sobre materiales semiconductores en los años 50 se descubrió -accidentalmente- que determinados semiconductores resultaban muy sensibles a la incidencia de la luz solar. Esto supuso nuevos desarrollos en células solares, que han dado lugar a las instalaciones solares fotovoltaicas formadas por paneles solares que captan la radiación solar y la convierten en DC, y por inversores que la convierten en AC. Finalmente los desarrollos de baterías de acumulación de energía eléctrica, en paralelo para alimentar a vehículos eléctricos y para aplicaciones industriales y domésticas, han terminado por marcar la tendencia a la generación distribuida (generación cercana al consumo) en contraposición a la generación centralizada (generación, distribución y consumo). 

El resumen de toda esta serie de siglas ACDC es que estamos sin duda ante una época de interesantes transformaciones tecnológicas y sociales en el modelo de mercado de la electricidad, en el cual habrá un resurgimiento de la corriente continua, 125 años después de haberla dado por muerta. Los últimos desarrollos y tendencias podrían volver a la corriente continua en cabeza. Con la generación distribuida las ventajas de su almacenamiento habrán superado a las desventajas de su distribución.

15 de enero de 2016

Ecobarrios: laboratorios de sostenibilidad urbana

En las últimas décadas han surgido, en los países europeos donde el concepto de sostenibilidad está más arraigado, bastantes iniciativas que han pretendido demostrar los beneficios de todo tipo de un ¿nuevo? estilo de edificación, urbanismo y vida social, en contacto directo con el entorno. Son los barrios ecológicos o ecobarrios. 

En teoría los ecobarrios resuelven todos los retos del las ciudades del futuro y para probar en la realidad estas ideas la escala más adecuada es el barrio. A partir de una cierta densidad, los barrios hacen posible desarrollar sinergias entre las viviendas, los puestos de trabajo, el comercio local y las actividades de ocio, que de alguna forma pueden contribuir a reducir la demanda de transporte. Así, en muchas ciudades europeas se han iniciado asombrosos -casi utópicos- proyectos de regeneración urbana.

Los ejemplos que vamos a mencionar constituyen referencias clásicas de barrios ecológicos exitosos, y se diferencian de las muchas urbanizaciones que todos tenemos en mente por sus viviendas rodeadas de zonas verdes, por ser autosuficientes en recursos, por tener huertos y jardines comunitarios y por ser auténticos laboratorios de integración social y ambiental. Son una muestra de los esfuerzos de la vieja Europa - a quien se califica con frecuencia como pasada de moda- por afrontar su futuro urbano con algo de diligencia. Estas referencias han podido demostrar que las bases teórica del diseño de las ciudades (la zonificación de los diseños urbanos de los últimos 40 años) pueden ser reversibles.

En Copenhague existe desde 1971 la ciudad libre de Christiania (fuera de la UE), inicialmente una comuna hippy / provo con libre tráfico de marihuana, surgida en los terrenos de unos antiguos barracones militares. Desde entonces hasta ahora Christiania ha evolucionado y ha demostrado ser un “experimento social” autogestionado en un asentamiento libertario y alternativo más o menos tolerado.

En la California hippy de los años 60 surgió la comunidad Village Homes, planificada en la ciudad de Davis por los arquitectos Mike y Judy Corbett. La urbanización tiene las calles en orientación Este – Oeste y las viviendas en orientación Norte – Sur. Su diseño permitió a sus habitantes desarrollar su sentido de comunidad y de ahorro y eficiencia energética. Cuenta con un centro cívico y con equipamientos y huertos comunitarios. 

El asentamiento del barrio de Vauban en la ciudad verde de Friburgo (Baden Würtemberg, Alemania) también fue originalmente unas antiguas instalaciones militares francesas, abandonadas en 1992. Tras ser okupado hubo un acuerdo para la rehabilitación y transformación de los viejos cuarteles en un nuevo barrio de viviendas con más de 2.000 residentes. La alimentación eléctrica a los edificios es mediante paneles y colectores solares y la calefacción se obtiene mediante una red de district heating alimentada con biomasa forestal. La movilidad por el barrio se basa en bicicletas y la conexión con el centro de la ciudad es a través de una línea de tranvía.


De la misma época es el ecobarrio de Lanxmeer, en Culemborg (Holanda), un desarrollo de 240 viviendas en un entorno urbano, diseñado (1994) por Marleen Kaptein y promovido entre el ayuntamiento de Culemborg, la Fundación EVA y los futuros habitantes construido entre 1994 y 2009 es una referencia internacional por la participación de los vecinos.

Al sur de Londres, en Beddington (borough de Sutton) se ha terminado el ecobarrio BedZED (Beddington Zero Energy Development), una promoción urbanística neutra en CO2 desarrollada desde 2002 por al arquitecto Bill Dunster, con la ayuda de la Fundación Peabody. Se han construido 100 apartamentos, una guardería infantil y espacio para oficinas. El tráfico se prioriza hacia el uso de la bicicleta con un punto de aparcamiento de vehículos compartidos entre los residentes. 

Estocolmo cuenta con el proyecto Hammarby Sjöstad, que consiste en la recuperación de una zona industrial portuaria con suelos contaminados para construir un nuevo barrio residencial junto al lago y el canal, conservando algunos de los viejos edificios industriales de arquitectura funcionalista, rehabilitados como biblioteca y edificio de oficinas. 

Estos son solo una muestra de los muchos proyectos "especiales" de regeneración urbana que han tenido éxito, habiendo transformado terrenos urbanos en desuso en zonas residenciales con viviendas protegidas, zonas verdes, equipamientos comunitarios. Los ecobarrios son unas innovadoras actuaciones integrales que combinan aspectos urbanísticos, energéticos, medioambientales y sociales. Sus ingredientes son los siguientes:

- Unos terrenos degradados y/o abandonados, que suelen estar junto a un cauce de agua (lago / río)
- Una demanda de vivienda
- Un arquitecto visionario, normalmente respaldado por una Fundación, capaz de idear y definir un Masterplan que organiza el nuevo barrio sobre esos terrenos ya urbanizados
- Un ayuntamiento también visionario (proactivo o al menos reactivo ante okupas), capaz de llevar a cabo la transformación de viejas instalaciones en desuso en nuevos espacios residenciales. En muchos casos dentro de planes urbanísticos relacionados por propuestas para grandes eventos internacionales (exposiciones internacionales, juegos olímpicos...)
- Y, sobre todo, un grupo de ciudadanos -los futuros residentes- con diversidad social y generacional, interesados y concienciados, capaces de trabajar de forma colaborativa en el proyecto hasta conseguir vivir en el barrio de sus sueños

Repasando la "memoria de calidades" de un ecobarrio del siglo XXI, las principales características de su oferta residencial son: 

- Mejora en la calidad de vida de sus habitantes
- Edificios (residenciales y de oficinas) de bajo consumo energético, que incluyen comercio y actividades socio-culturales. Suelen contar con algún edificio para actividades comunitarias (de alquiler)
- Viales peatonales y de bicicletas, sin coches, zonas verdes, huertos comunales, amplias zonas de juegos para niños 
- Bien conectados a una red de transporte público de alta calidad (tranvía), con club de coches de uso compartido para los residentes
- Autosostenibles en cuanto a consumo de agua y energía, recogida neumática y reciclaje de residuos (biogás), instalaciones comunitarias de cogeneración con astillas (biomasa)
- Combinación de viviendas con arquitectura ecológica, transporte soft y actividad económica en el barrio

Igual que en muchos otros temas, España -el país con más actividad edificatoria en el siglo XXI- está retrasada en esto. Destaca el fiasco en Puente de Vallecas, promoción de la EMVS de Madrid anunciada en 2007, que contó con una buena inyección fondos públicos del Plan E del gobierno de Rodríguez Zapatero. Tras unos años de obras se ha acabado la urbanización de los terrenos y se han construido una central de district heating y un sistema de recogida neumática de residuos. Tras haber gastado 20 M€ públicos el proyecto quedó parado y ahora se está a la espera del promotores privados para construir las viviendas cuyos habitantes consuman esta energía y generen estos residuos.

Un buen ejemplo de cómo copiar mal, de cómo se empieza la casa por el tejado o -en este caso- el barrio por lo accesorio. La solución a la calefacción de los edificios está en el corazón de la ciudad del futuro, pero no se plantear la misma solución en Madrid y en Estocolmo. Repasando los ingredientes de los ecobarrios exitosos se puede ver que en España faltan los dos últimos, que no quiere decir que sean los dos menos importantes.

La clave del éxito social de un barrio son sus habitantes. En nuestras sociedades urbanas, caracterizadas por la movilidad y el individualismo, es importante recuperar el significado más profundo del término barrio: vida en común, vecindad, cercanía, solidaridad, identidad, orgullo... La recientemente fallecida arquitecta francesa Françoise-Hélène Jourda se lamentaba de que con frecuencia los objetos arquitectónicos no son más que objetos. Y en esto fallan nuestros políticos una vez sí y otra también.

4 de enero de 2016

La biofilia: recuperando nuestra relación con la naturaleza

Los seres humanos necesitamos del contacto con la naturaleza pero hemos construido nuestras ciudades y hemos organizado nuestras actividades de forma que sus impactos dañan a la naturaleza. Además nuestra forma de vida en las ciudades, entre muros de hormigón y autovías ruidosas, nos ha desconectado de la naturaleza.

Biofilia, que significa amor por lo vivo, es el título de un libro (1984) del biólogo Edward Osborne Wilson, que plantea la hipótesis de que existe un vínculo instintivo entre los seres humanos y el resto de seres vivos (animales y vegetales), por lo que el contacto con la naturaleza resulta esencial para el desarrollo psicológico de los seres humanos.

La mente y el cuerpo humano han ido evolucionando durante miles de años en un mundo biológico, no artificial o construido por el hombre. Nuestra inteligencia fue evolucionando para dar soporte a una vida en buena parte cazadora y agrícola. El cerebro humano se ha ido conformando en módulos dedicados al mundo viviente (las plantas, los animales, el agua, el espacio, la orientación, el tiempo cronológico, el tiempo meteorológico...). Los miles de años de contacto estrecho del homo sapiens con su entorno natural (bosques, montañas, ríos y mares) han dado como resultado en el ser humano la necesidad emocional de estar en contacto con la complejidad de la naturaleza, con animales y plantas, con quienes tenemos una afinidad innata. Esta necesidad, que está arraigada en nuestro genotipo, se ha dado en todas las culturas, en cualquier lugar del planeta. Según Wilson, satisfacer esta necesidad vital de contacto con seres vivos es tan importante como satisfacer otras necesidades humanas, como relacionarnos con otras personas.

Entre los seres humanos esta biofilia ha evolucionado culturalmente, manifestándose en una serie de valores biofílicos:


Sin embargo estos valores biofílicos son tendencias biológicas débiles, y para desarrollarse convenientemente necesitan un adecuado aprendizaje, una experiencia suficiente y recurrente y refuerzos sociales y culturales.

En línea con la hipótesis de E. O. Wilson en los EEUU han surgido unos cuantos pensadores e investigadores biofílicos. Las tendencias recientes en arquitectura verde han conseguido reducir el impacto ambiental del entorno construido, pero no se ha avanzado gran cosa en la recuperación del contacto del ser humano con la naturaleza.

La psicóloga ambiental norteamericana Judith Heerwagen tras investigar durante años las relaciones entre los edificios y el comportamiento de las personas, ha realizado un estudio sobre el valor psicológico de los puestos de trabajo en oficinas del gobierno federal estadounidense y sostiene que los puestos de trabajo enraizados con el mundo natural fomentan la creatividad. Critica que se ha dedicado más tiempo y esfuerzo creativo a estudiar hábitats naturales para los animales de un parque zoológico que en diseñar y crear espacios de trabajo confortables para los seres humanos.


El profesor Steffen Lehman, alemán afincado en Australia, es autor del libro The principles of green urbanism. Transforming the city for sustainability (2010), donde propone distintos modelos para un crecimiento urbano sostenible, basado en los principios del urbanismo verde, que representa en la siguiente rueda:


La amenaza del cambio climático nos lleva a la idea de una nueva generación de ciudades con cero emisiones de GEI, diseñadas con un criterio básico de eficiencia energética y ambiental y en las que se aplican nuevos conceptos en densificación y expansión urbana.

Por su parte el profesor emérito de Ecología Social en la Universidad de Yale Stephen R. Kellert ha investigado las relaciones entre la naturaleza y los seres humanos. Es autor -junto con la antes citada Judith Heerwagen- del libro Building for life y de la película Biophilic design: the architecture of life. En el documental se hace un recorrido por el pasado y los orígenes de la arquitectura en busca de la arquitectura de la vida. Se muestran ejemplos de edificios que consiguen conectar a sus ocupantes con la naturaleza: hospitales cuyos pacientes sanan mejor, escuelas cuyos alumnos obtienen mejores resultados académicos, oficinas cuyos empleados son más creativos y más productivos y ciudades y barrios en los que las personas saben más sobre sus vecinos y donde las familias crecen sanas. El trabajo de Kellert marca el camino para crear hábitats sanos y productivos donde vivan, aprendan o trabajen los seres humanos del siglo XXI.

Timothy Beatley es profesor de Comunidades Sostenibles en la Escuela de Arquitectura de la Univeridad de Virginia y autor del libro Biophilic cities: integrating nature into urban design and planning (2010), donde expone qué pasaría si incluso en el corazón de una ciudad densamente edificada las personas tuviesen encuentros significativos con la naturaleza. Los parques, el arbolado urbano y los tejados verdes son cada vez más apreciados por los servicios ambientales que nos proporcionan, no solo desde un punto de vista biofílico, sino que también nos facilitan experiencias que contribuyen a mejorar nuestra salud física y mental (elementos naturales en las zonas de juego infantil, adultos haciendo ejercicio en espacios naturales). Beatley es autor también del documental Nature of cities, que muestra a personas y ciudades de todo el mundo que creen que cuando más urbanizados estamos más debemos reclamar una parte esencial de nuestra humanidad: nuestra conexión con el entorno natural que nos rodea. El objetivo de la obra de Beatley es aumentar nuestra concienciación y nuestra comprensión de este movimiento biofílico, mientras exploramos la necesidad de movernos no solo hacia la sostenibilidad, sino también hacia un modo de vida regenerativo.

Por último, el periodista y escritor Richard Louv ha escrito diversos libros de ensayo sobre la sociedad actual y su falta de contacto con la naturaleza. En su libro Last child in the woods: saving our children from nature-deficit disorder (2005) relata las andanzas del último niño que sabía trepar a un árbol y describe el síndrome de falta de contacto con la naturaleza. Es de resaltar el testimonio de un niño estadounidense de 11 años que afirma que prefiere no jugar al aire libre en el recreo del colegio, sino en el pabellón cubierto porque en la calle no hay enchufes para cargar su smartphone. Poco después Louv fue el promotor de la red Children and nature, cuyo objetivo es que los niños sean capaces de recuperar los juegos en un espacio natural. Según Louv, tenemos tanta fe y estamos tan enganchados con la tecnología el tiempo que le dedicamos que nos aleja de la naturaleza. Es preciso un cambio para conseguir estar tan inmersos en la naturaleza como estamos inmersos en la tecnología, buscar un equilibrio entre lo virtual y lo real.

El mensaje que nos transmiten todos estos investigadores es que debemos recuperar la conexión entre el cuerpo, la mente y la naturaleza para mejorar nuestra salud física y mental.