Comunicación presentada al III Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autores
- Miguel Ángel Díaz Camacho, Dr. Arquitecto, MADC arquitectos
- Joaquín Martínez Matute, Arquitecto colaborador
Resumen
La presente comunicación trata de resumir el largo proceso que ahora finaliza con la instalación de dos aerogeneradores en cubierta de sendas unidades habitacionales TWINS en Griñón (Madrid). La propuesta parte de un caso práctico a partir del cual se han desarrollado una serie de conocimientos y experiencias ligados a la investigación y la docencia universitaria y que pueden estructurarse en cuatro grandes bloques temáticos: ciudad, clima y territorio / nuevas herramientas de diseño arquitectónico / la importancia de la gestión y mediación / instalación, cálculo, autoconsumo y balance neto.
Introducción
Desde MADC Arquitectos venimos trabajando desde hace algún tiempo en la generación de un modelo alternativo de desarrollo de suelo urbanizado con criterios de sostenibilidad.
Las características principales de este modelo podrían resumirse en los siguientes aspectos:
- Mejora de las condiciones medioambientales del entorno.
- Mejora de las condiciones urbanas.
- Aumento de la complejidad funcional.
- Plan de movilidad reducida.
- Red de instalaciones comunes
- Empleo de energías renovables.
- Dispositivos pasivos en la gestión de la energía.
- Reutilización del agua.
- Uso de plantas y arbolado como herramientas de gestión micro-climática.
- Nuevos modelos de gestión económica y habitacional.
- Inversión en la economía local.
- Plan de formación y educación infantil.
El modelo a nivel urbano y territorial se completa con una propuesta arquitectónica ligada a la industrialización y reutilización de elementos, una estrategia a base de componentes retornables diseñada desde la colaboración con los propios fabricantes.
La oportunidad de desarrollar un caso práctico llegó de la mano de Bristaun [Desarrollos Sostenibles], que propuso a MADC Arquitectos en el mes de marzo de 2011 la realización de un prototipo autosuficiente en Griñón, localidad situada en el ‘archipiélago’ sur de la Comunidad de Madrid. El presente artículo se centra en la integración de dispositivos de gestión de energía procedente de fuentes renovables desde cuatro apartados muy concretos sobre los que se ha avanzado a medida que el proyecto se acercaba a su fase material de fabricación y por lo tanto se encontraba con la realidad del medio físico, político, legal, económico y cultural.
El Proyecto
Las parcelas se encuentran situadas en el límite sureste de la población y cuentan con una superficie de aproximadamente 2Ha que, según el proyecto de urbanización, se dividen en parcelas de 500m2, geometría rectangular y topografía sensiblemente plana. El vial de acceso presenta orientación sureste, correspondiendo a cada parcela un frente de 16,70m y un fondo de 30,00m; la calle cuenta con todos los servicios urbanísticos y su trazado discurre en paralelo a la carretera de circunvalación M-404, tras la cual se extienden campos de cultivo que se prolongan de forma prácticamente horizontal hasta la provincia de Toledo. Esta zona de la Comunidad de Madrid, situada entre la depresión del Tajo y la Sierra de Guadarrama, se conoce como ‘Los Llanos’. Las unidades habitacionales TWINS se basan en un sistema de construcción completamente industrializado y desmontable de tecnología blanda o ‘light-tech’, un espacio libre definido por una envolvente especializada que parte de los conocimientos propios de la arquitectura bioclimática para proponerse finalmente como un estándar de consumo de energía y recursos casi nulos, cero producción de residuos y máxima responsabilidad en los niveles cultural, social, urbano y medioambiental. Cada unidad consta de aproximadamente 200 componentes, de modo que se establecen otros 200 contratos con las empresas suministradoras, que se comprometen a la reutilización o la recompra de sus propios materiales. La experiencia hasta el momento ha sido positiva, surgiendo la iniciativa en ocasiones desde la propia industria.
Principales características
- Modularidad y prefabricación: La ligera estructura portante se plantea mediante módulos rígidos de perfiles metálicos realizados en taller y montados posteriormente en obra sobre subestructuras trianguladas apoyadas directamente sobre el terreno.
- Estrategias pasivas: la unidad se encuentra en fase de certificación Passivhaus desde la colaboración con VAND Arquitectura. Los cálculos de demanda quedan por debajo de 15kWh/m2a para calefacción, 15kWh/m2a de refrigeración y 120kWh/m2a para la energía primaria (calefacción, agua caliente y electricidad). Las medidas pasivas principales se centran en la gestión de la envolvente térmica, la gestión de la radiación solar, la gestión del viento y la ventilación, la gestión de la humedad y la gestión de otros recursos diferentes de los energéticos (como el agua o la calidad del aire interior).
- Instalación de sistemas de aprovechamiento de fuentes de energía renovable. Cada unidad está equipada con un aerogenerador de eje horizontal escogido desde criterios de optimización de su rendimiento para unas velocidades de viento entre 5,86 y 4,94 m/s y una altura de 12m respecto a la rasante de la calle. Precisamente con el objetivo de ganar altura, el aerogenerador se sitúa en cubierta coincidiendo con uno de los pilares estructurales que llevarán su carga hasta el suelo. Las vibraciones mínimas del modelo se contrarrestan mediante juntas elásticas articuladas. Dos sistemas de baterías sirven para el almacenamiento de la energía producida: las propias del aerogenerador y las del coche eléctrico conectado al sistema.
- Programa: cada unidad está divida en dos plantas complementarias a nivel programático. La planta baja se destina a oficina (o despacho profesional), contemplado en la normativa municipal hasta un total del 50% de la superficie de la vivienda. La planta superior se destina a la casa propiamente dicha. Esta disposición programática reduce la movilidad del habitante, con las consecuencias cuantitativas y cualitativas que se verán más adelante. De nuevo, al igual que con las estrategias pasivas, el proyecto de arquitectura resuelve e integra el porcentaje más importante de cara al ahorro energético.
- Eficiencia de las instalaciones auxiliares y equipos: Las mínimas demandas de calefacción y refrigeración se cubren mediante la instalación de un equipo de aerotermia de alta eficiencia combinado con un recuperador de calo. El sistema de ventilación filtra el aire y pre-climatiza el aire en verano al tomar aire refrescado mediante nebulización del jardín semienterrado en sombra.
- Desmontaje y retornabilidad: la unidad puede desmontarse en su totalidad y trasportarse con facilidad, incorporando los enseres dentro de los seis contenedores estructurales. Para facilitar esta gestión desde el proyecto, se vincula mediante contrato a las empresas que intervienen en la fabricación de la unidad, comprometiéndose a la recompra o reutilización de los componentes suministrados. El proyecto arquitectónico está íntimamente relacionado con el proyecto de investigación AARCE (Arquitectura Avanzada de Residuos Cero) financiado por la Universidad Camilo José Cela con inicio en Enero de 2014 hasta Diciembre de 2015.
Metodología
Ciudad, clima y territorio
La metodología llevada a cabo en el proyecto posibilitó la integración de una doble lectura del lugar: construcción cultural + cartografía energética. La primera categoría abordó el conocimiento heurístico del lugar como constructo cultural: historia, paisaje, economía, industria, ideología, tradición, patrimonio, desarrollo, arte, etc.; la segunda, se encargó del conocimiento epistemológico del territorio como área de oportunidad energética: clima (radiación, temperatura, humedad relativa, viento, precipitaciones), geografía, geología, geotecnia, hidrología, biología, fauna y flora, vegetación, etc.
Griñón se enmarca, dentro de la clasificación climática de A.N. Strahler, en los “climas de latitudes medias, Clima Mediterráneo”, dentro del clima general de España. Su situación en la Comunidad de Madrid lo sitúa en el centro de la Península Ibérica, viéndose afectado de manera importante por el factor de continentalidad: baja humedad relativa y aumento de la amplitud térmica, produciéndose veranos calurosos y secos, e inviernos húmedos y fríos. El factor orográfico, sensiblemente plano, genera una rápida circulación de los vientos, lo que minimiza las precipitaciones en forma de lluvia. Precisamente los datos obtenidos en referencia a la velocidad y dirección del viento, la radiación o el conocimiento del sustrato hidrológico (el perfil medioambiental del territorio) permitieron generar las principales estrategias -anteriores a la arquitectura- y que surgen como respuesta y adecuación a un entorno concreto.
Nuevas herramientas de diseño arquitectónico
Muchas son las herramientas de diseño que permiten aprovechar –desde la arquitectura- las condiciones ambientales del entorno. En primer lugar, se decide actuar desde la contención volumétrica optimizando el factor de forma pero sobre todo, minimizando la superficie habitable, en este caso a 75m2 por planta. La orientación en este clima resulta clave ya que permite aprovechar la radiación en invierno como instrumento pasivo de calefacción mientras resulta sencillo evitarla en verano desde el sombreamiento. El diseño de la envolvente será igualmente importante para reducir la demanda de energía de un volumen mínimo y bien orientado, todo ello insistimos desde el diseño. El programa establece en planta baja la oficina (mayor demanda de refrigeración) y en la planta alta la vivienda (mayor demanda de calefacción), aprovechando ésta última el exceso de aire caliente de la primera y actuando como “colchón” térmico espacial (la cubierta ventilada queda una planta por encima de la oficina). Además, las zonas de día se distribuyen al sur y las de noche al norte, adecuando las funciones metabólicas del cuerpo en función de la actividad (MET) al arropamiento (CLO). De nuevo el diseño al servicio –en esta ocasión- del confort. Con todo ello, la instalación del aerogenerador en cubierta resulta en este proyecto un elemento distintivo e identitario, un elemento tan legítimo de proyecto como el pilar o el umbral de acceso. Como en los antiguos molinos de Castilla, el dispositivo no se integra, como parece sugerir el DB HE4 para el “mejor” de los casos en la instalación solar. ¿Y por qué habría de integrarse? El potencial expresivo de los dispositivos de energía renovable deja abierta la puerta a su potencial exposición o incluso exhibición, favoreciendo los procesos de visibilización de la energía. En este caso, los tetraedros estructurales de la planta semienterrada –soporte de los seis módulos estructurales- se ven replicados en las estructuras trianguladas de los cables que en cubierta, tensan y estabilizan el aerogenerador, estableciendo una “cobertura” inclinada de planos transparentes que da lugar a un volumen complejo desde el punto de vista formal y compositivo. El cilindro exterior que minimiza el ruido de las palas en su giro incesante, se presenta en colores vivos con el objetivo de convertirse en una de los elementos característicos de la unidad. La energía como material de proyecto.
La importancia de la gestión y mediación
El tiempo invertido en el proceso ha sido de casi 5 años, tiempo que daremos por bueno al convertirse el proyecto en uno de esos raros ejemplos de partenariado público – privado, una fórmula que incorpora a la Administración al proceso como uno de los agentes actores e impulsores junto a los propietarios del suelo, los desarrolladores, la universidad y los equipos técnicos. Precisamente a raíz de esta iniciativa presentada al ayuntamiento, se produce la reforma de la Ordenanza Fiscal del municipio, aprobada en el BOCM de 25 de marzo de 2015 por el que se exime del pago del 95% del ICIO a las iniciativas que tengan determinados intereses para la ciudad en su conjunto. Se establecen las siguientes actuaciones como base del acuerdo (resumen):
- Aportaciones de carácter social: Mejora de las condiciones urbanas al ampliar el acerado en la vía pública. Mejora de las condiciones medioambientales desde la consideración de la parcela como una infraestructura verde. Fomento de la movilidad sostenible, transporte público y reducción del uso del automóvil. Fomento de la complejidad sub-urbana ante la aparición de despachos profesionales y nuevos servicios. Fomento de la vivienda prefabricada y económica.
- Aportaciones de carácter cultural: Recuperación de la memoria de Griñón a través de la recuperación de los cultivos urbanos, reutilizando el sustrato hidrológico existente. Fomento de la Eficiencia Energética y el uso de Energías Renovables frente al empleo indiscriminado de combustibles fósiles. Fomento del ahorro y recuperación de agua en la vivienda. Fomento del aprovechamiento de las condiciones climáticas locales de Griñón. Fomento de una cultura baja en emisiones de CO2. Fomento de un modo de habitar más lento gracias al ahorro de tiempo en desplazamientos, fomentando una vida más saludable y reforzando los lazos familiares y comunitarios. Convenio formativo con los colegios de Griñón para la realización de una jornada anual de formación ambiental. Visibilización positiva del municipio mediante la publicación en prensa, radio y TV de una iniciativa transversal e inclusiva en los ámbitos social, urbano, cultural y medioambiental. Generación de conocimiento a través de la participación en congresos y como parte de los grupos de investigación universitarios asociados al proyecto. Publicación final de un libro coral recogiendo toda la experiencia y conocimiento generado.
- Aportaciones de carácter económico: Las empresas suministradoras de los componentes que forman las unidades habitacionales procederán en su mayoría del propio entorno y el tejido industrial de la zona. Reactivación del empleo ligado al sector de la construcción desde la especialización y reciclaje hacia áreas de potencial crecimiento en el futuro: eficiencia energética, energías renovables, sostenibilidad, etc. Parte de los trabajos de montaje e instalación podrán incluirse en un plan de formación para desempleados locales. Atracción de capital estratégico asociado a marcas y fabricantes relacionadas con la inversión en I+D+i desde las tecnologías y sistemas que integran y definen la fabricación de los módulos habitaciones.
Instalación, cálculo, autoconsumo y balance neto
Junto con la certificación Passivhaus de las unidades TWINS, garantizada la muy baja demanda de energía, se propone la instalación de dos aerogeneradores de 1,75 kW para alimentación de cada unidad y un coche eléctrico compartido. Cada aerogenerador podría llegar a generar un aporte de energía final de entorno a 3 kWh/día, resultando por tanto unos 1.000 kWh/año (funcionamiento 24 horas en un lugar especialmente indicado para ello y a una altura suficiente) y con un ahorro estimado de 331Kg de CO2 al año (0,331Kg CO2 / kWh). Con estos datos cabría preguntarse qué porcentaje de la movilidad encargada al coche eléctrico se podría resolver con los dos aerogeneradores. Partimos de un vehículo Tesla Model S. con una batería de 70kWh y una autonomía de 370km, resultando el dato razonable y promedio en este tipo de vehículos de 0,2kW/km. En este punto entra el factor km/año que realiza el habitante, y es precisamente donde gracias a la integración de vivienda y oficina, el kilometraje anual baja de los típicos 10.000km/año a por ejemplo 3.000km/año, máxime si tenemos en cuenta que Griñón es una pequeña localidad de apenas 1km de radio en su núcleo urbano (incluyendo urbanizaciones). Con estos datos llegamos a la conclusión de 3.000km/año x 0,2kWh/km = 600Kw, es decir, el 60% de la producción renovable de un aerogenerador podría solucionar la movilidad eléctrica y reducida, quedando asignado el resto (1.400kWh/año) para la iluminación de las dos unidades a base de luminarias LED de bajo consumo (aproximadamente se cubre el 70% de la iluminación artificial, aunque el proyecto apuesta por la luz natural para todas las estancias, incluidos los baños, otra herramienta del diseño). Un menor uso del vehículo –aprovechando por ejemplo la bicicleta- así como una adecuación de la actividad al ciclo solar y un aumento de la producción eólica (dentro de los márgenes existentes) permitirían el mejor de los escenarios: el aporte de los dos aerogeneradores (junto al diseño arquitectónico, el coche compartido y la gestión activa del usuario) de la energía suficiente para la movilidad y la iluminación global: el camino hacia una arquitectura autosuficiente.
Conclusiones
Queda mucho camino por recorrer. El partenariado público-privado en este y otros tipos de iniciativas se antoja urgente y necesario: la administración debe favorecer, apoyar e incentivar iniciativas donde prima la ciudad y sus habitantes como organismo, es más, debe impulsarlas en la medida de sus posibilidades, dejando de actuar por un lado como una oficina inflexible para la normativa local (a menudo superada por las nuevas exigencias sociales y medioambientales), y por otro como una sucursal recaudadora de impuestos (ahora mermados) para convertirse en una verdadera agencia facilitadora e impulsora de instrumentos de transformación económica, social, urbana y medioambiental. La escala local es el ámbito natural para la puesta en práctica de este tipo de proyectos (ver ejemplo de Santander o Vitoria).
En cuanto al marco legal, la aprobación del Real Decreto 900/2015 de Autoconsumo no ayuda ni favorece la instalación de dispositivos de aprovechamiento de fuentes de energía renovable, asignando cargas económicas asociadas a los costes del sistema (artículo 17) y por otros servicios del sistema, el famoso peaje de respaldo (artículo 18). No parece que el marco legislativo sea el más adecuado para dar cumplimiento a las directrices que desde Europa se han establecido en torno al autoconsumo o el balance neto en el horizonte –ahora cercano- de 2020. Por otro lado, las normativas municipales en muchos casos no contemplan la instalación de estos dispositivos, generándose una situación alegal que desemboca en la interpretación y (buena) voluntad de los técnicos municipales. Solo el empeño individual de una propiedad militante con sus ideas, en este caso representada por Bristaun, así como el equipo técnico liderado por MADC Arquitectos, que durante cinco años han trabajado colectivamente en esta pequeña iniciativa, ha conseguido sacar adelante esta pequeña experiencia de gestión urbana con la esperanza y el convencimiento de que los procesos mejorarán en protocolos más justos, las normas cambiarán –la única ley inmutable es la ley del cambio- y finalmente ciudadanía, arquitectura y energías renovables podrán sellar un pacto inclusivo, ambicioso y duradero con el interés común como objetivo de todas y cada una de las pequeñas acciones que configuran la ciudad y nuestro estilo de vida.