La energía urbana sostenible es el futuro

En los últimos 20 años, las zonas urbanas han experimentado un crecimiento espectacular. En la actualidad, el número de personas que viven en zonas urbanas asciende a más de 3.500 millones (aproximadamente la mitad de la población mundial). Los países en desarrollo, en particular, están experimentando una rápida transición de economías rurales a economías urbanas, debido a la transformación impulsada por sus poblaciones urbanas (ONU-Hábitat, ICLEI y PNUMA (2009), pág. 7). Aunque el grado de urbanización de los países en desarrollo difiere en magnitud y velocidad, sus retos son estabilizar el aumento progresivo de la demanda de suministros energéticos seguros, construir puentes de acceso, equidad y empoderamiento, minimizar la degradación del medio ambiente, mejorar la salud humana y los medios de subsistencia y elaborar nuevas orientaciones para el desarrollo (Droege (2008), pág. 1).

La población mundial se ha duplicado desde 1960, y se espera que sobrepase los 9.000 millones de personas en 2050. Según las previsiones, el 99% de este crecimiento demográfico, así como el 50% del crecimiento urbano, se dará en países en desarrollo (Chu y Majumdar (2012); Curry y Pillay (2012)). De acuerdo con los datos facilitados por el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), la región de América Latina y el Caribe presenta un alto grado de urbanización: en 2007, el 78% de su población vivía en ciudades. Asimismo, se espera que dicha cifra se haya incrementado hasta el 89% en 2050. Pese a que África y Asia son continentes menos urbanizados, en los que aproximadamente el 40% de la población actual vive en ciudades, también están experimentando altas tasas de crecimiento, y se espera que su población urbana aumente hasta el 62% en 2050 (tal como se menciona en ONU-Hábitat, ICLEI y PNUMA (2009), pág. 7). Según las previsiones elaboradas por las Naciones Unidas, en 2050, el número de personas que vivirán en las ciudades ascenderá a 6.000 millones.

La crisis energética mundial, junto con la amenaza del cambio climático, exigen garantizar la innovación en los sectores energéticos y un consumo responsable, tanto en los países desarrollados como en los países en desarrollo. En Urban Energy Transition: From Fossil Fuels to Renewable Power, se afirmaba que, en 2030, cabía esperar que la demanda energética mundial hubiera aumentado entre un 60% y un 85%. Según las recomendaciones del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC), si queremos limitar el calentamiento del planeta a un aumento máximo de 2 °C con respecto a los niveles preindustriales, no podemos superar un nivel de concentración atmosférica de gases de efecto invernadero de 450 partes por millón (ppm). Sin embargo, en marzo de 2015, la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio de los Estados Unidos de América (NASA) reveló que se había superado el límite de 400 ppm. 

Para asegurar un futuro viable, saludable y ambientalmente racional, el mundo necesita otra revolución industrial, en la que el desarrollo esté impulsado por recursos energéticos sostenibles, accesibles y asequibles. En un intento de reducir el consumo de recursos y las consecuencias ambientales, algunas naciones desarrolladas ya han conseguido separar con éxito el crecimiento económico y el consumo energético. Ello se ha conseguido cerrando el ciclo de energía en la producción, por ejemplo, mediante la recuperación del calor liberado para la generación de energía eléctrica (ONU Hábitat, ICLEI y PNUMA (2009), pág. 7). La eficiencia energética y el uso económico de la energía, además de la descarbonización de las fuentes de energía, constituyen aspectos fundamentales para materializar esta revolución.

Aunque la generación de energía a partir de combustibles fósiles sigue desempeñando una función importante en las ciudades, cada vez es más evidente que la energía sostenible es la única opción de cara al futuro. Por ejemplo, pese a que el porcentaje de utilización de combustibles fósiles en las ciudades puede seguir siendo considerable, a menudo se emplean sistemas de producción mixta y de calefacción centralizada de ciudades, que se caracterizan por una elevada eficiencia. La implantación de estrategias de energía renovable en los entornos urbanos se está convirtiendo cada vez más en un “imperativo energético”. La transición no solo implica un cambio de fuente de energía, sino también asegurarse de que la nueva fuente sea rentable, sostenible y beneficiosa para el desarrollo. Ciudades de todo el mundo se están comprometiendo a utilizar un 100% de energía limpia: Copenhague se ha comprometido a convertirse en ciudad neutra en carbono para 2025; se espera que Aspen, en el estado de Colorado (Estados Unidos), utilice un 100% de energías renovables en 2015; y Múnich tiene previsto obtener el 100% de su electricidad a partir de dicho tipo de energías en 2025.

La digestión anaeróbica

La generación y eliminación de los residuos urbanos se está convirtiendo en un asunto primordial debido al aumento de la urbanización y al crecimiento demográfico. La digestión anaeróbica, proceso en el que se descomponen los desechos biodegradables en ausencia de oxígeno, lo que genera un biogás rico en metano apto para la producción de energía, podría proporcionar una solución fundamental ante el aumento progresivo de los problemas relacionados con los desechos y reducir, a la vez, la necesidad de recursos energéticos externos (Curry y Pillay (2012)). El biogás se puede usar como combustible para producir tanto calor como electricidad mediante motores de combustión interna o microturbinas y calentadores de agua, en los que el calor generado se emplea para calentar los digestores o calentar edificios (ibid.). Si se pudieran utilizar los residuos municipales para la producción de biogás, y reducir con ello la demanda de vertederos, sería posible producir energía renovable y sostenible, junto con un subproducto beneficioso de biolodo potencialmente utilizable como fertilizante. En un estudio de Curry y Pillay publicado en la revista Renewable Energy, se comprobó que el número de centrales productoras de biogás estaba aumentando cada año entre un 20% y un 30%, lo que demuestra que la digestión anaeróbica se está convirtiendo en una importante fuente de energía sostenible (2012).

La energía solar

De entrada, la ventaja de utilizar energía solar como recurso energético, frente a otras fuentes como la biomasa, la energía hidroeléctrica o la energía nuclear, radica en que no precisa agua y, por tanto, elimina las preocupaciones ambientales relativas al incremento del consumo de agua y los consiguientes problemas de escasez. Las recientes reducciones de costos logradas en la implantación de las tecnologías solares (tanto solar de concentración como solar fotovoltaica) las hicieron más rentables con respecto a las tecnologías de generación de energía a partir de combustibles fósiles en latitudes medias y altas. A nivel mundial, la energía solar fotovoltaica fue la que experimentó un crecimiento más rápido de todas las tecnologías renovables entre 2006 y 2011, con un incremento anual del 58%, seguida de la energía solar de concentración, cuyo desarrollo aumentó casi un 37%, y la energía eólica, con un crecimiento del 26%, según datos reflejados en un estudio sobre política energética (Purohit, Purohit y Shekhar (2013)). La energía solar aplicada en entornos urbanos resulta efectiva, ya que los paneles y equipos fotovoltaicos se pueden colocar en los tejados de los edificios, donde funcionan de manera eficiente, sin entorpecer la actividad normal y con un bajo mantenimiento. Se estima que la capacidad mundial de producción de energía solar de concentración ascenderá a 147 GW en 2020, 337 GW en 2030 y 1.089 GW en 2050 (ibid).

Infraestructuras eficientes

En el futuro, el desarrollo de la producción de energía renovable in situ podría llevar a la construcción de edificios de emisión cero y ciudades ecológicas de gran eficiencia energética y bajas emisiones de carbono (Lund (2012)). Las nuevas tecnologías innovadoras están avanzando a diario, haciendo que las ciudades sean más sostenibles desde el punto de vista energético. Por ejemplo, se está diseñando un sistema de captación de agua de lluvia, sol y viento para su instalación en rascacielos, con el fin de optimizar la producción de energía. El sistema ayuda a minimizar los problemas que plantean los usos aplicados actuales de las turbinas eólicas en entornos urbanos.

Ciudades ecológicas

El avance de la tecnología ha conllevado un aumento del número de ciudades ecológicas en todo el mundo. Algunos ejemplos de estas “zonas urbanas sostenibles” son la ciudad de Masdar, en Abu Dabi, y PlanIT Valley, en Portugal. La ciudad ecológica de Tianjin, que aspira a ser la más grande de este tipo, es un proyecto de colaboración entre China y Singapur que, en 2020, albergará a más de 350.000 residentes en un entorno verde con bajas emisiones de carbono de aproximadamente la mitad del tamaño de Manhattan. Estas ciudades cuentan con infraestructuras provistas de dispositivos de ahorro de agua y edificios dotados de paredes con aislamiento, ventanas con doble acristalamiento, orientación sur para optimizar el calentamiento pasivo y tejados y paredes equipados con paneles solares fotovoltaicos, así como con centrales de generación de energía in situ.

La implantación de las energías renovables en entornos urbanos a veces se ve dificultada por las diferencias existentes entre oferta y demanda y su integración dentro del sistema energético. Las redes eléctricas inteligentes proporcionan las interconexiones necesarias para gestionar el suministro de energía de forma efectiva. La aplicación de dichas medidas en el entorno urbano aporta diversas ventajas, entre ellas, un aumento de la seguridad y la fiabilidad energéticas, una reducción de los costos de distribución mediante la adecuación del suministro de energía local a la demanda, el aprovechamiento de la infraestructura existente y la minimización de la superficie de terreno requerida (ibid.).

Conclusión

La utilización de energía renovable a gran escala en los entornos urbanos constituye una alternativa futura de gran importancia en materia de energía sostenible, tanto para hacer frente al aumento de la demanda energética de las ciudades como para reducir las emisiones (ibid.). A medida que la tecnología siga avanzando, las energías renovables se volverán más eficientes, fáciles de usar, rentables, accesibles y sostenibles.

Referencias:

Chu, Steven y Majumdar, Arun (2012): “Opportunities and challenges for a sustainable energy future”. Nature, 488, (agosto), págs. 294 a 303. Publicado en http://www.nature.com/nature/journal/v488/n7411/full/nature11475.html.

Curry, Nathan y Pillay, Pragasen (2012): “Biogas prediction and design of a food waste to energy system for the urban environment”. Renewable Energy, vol. 41 (mayo), págs. 200 a 209.

Droege, Peter, ed. (2008): Urban Energy Transition: From Fossil Fuels to Renewable Power. Oxford: Elsevier Ltd.

Lund, Peter (2012): “Large-scale urban renewable electricity schemes—Integration and interfacing aspects”. Energy Conversion and Management, vol. 63 (noviembre), págs. 162 a 172.

Purohit, Ishan; Purohit, Pallav y Shekhar, Sashaank (2013): “Evaluating the potential of concentrating solar power generation in North-western India”. Energy Policy, vol. 62, págs. 157 a 175.

ONU-Hábitat, Local Governments for Sustainability (ICLEI) y Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) (2009): Sustainable Urban Energy Planning: A handbook for cities and towns in developing countries. Nairobi: PNUMA. Publicado en http://www.unep.org/urban_environment/PDFs/Sustainable_Energy_Handbook.pdf.