Chau aire acondicionado, hola refrigeración urbana

En sus novelas (ahora no tan) distópicas, Isaac Asimov imaginaba que las civilizaciones del futuro tendrían sus servicios centrales, silenciosos y eficientes, bajo tierra. En la misma persona, comenzando la década del 50, el todavía profesor de bioquímica alimentaba con conceptos termodinámicos y energéticos la fértil mente del escritor que, salteando algunos pasos, imaginaba un funcionamiento bajo en emisiones para los mundos futuros.

Aunque los desafíos de ingeniería se resuelvan muy lentamente, si uno visita hoy Singapur (y otras varias ciudades en todo el mundo), los servicios bajo tierra, a 25 metros de profundidad, silenciosos y eficientes, ya son una realidad.

Con una mezcla de zumbidos y secos sonidos de interruptores y luces de paneles e indicadores intermitentes, con unos pocos operarios con sus coloridos cascos, una instalación debajo del área de la bahía en Singapur funciona las 24 horas del día, enfriando unos 15.000 litros de agua hasta casi el punto de congelación para luego bombearla a través de cinco kilómetros de tuberías.

En el nivel “vivible” en el otro extremo de las tuberías, a nivel del suelo, hay unas dos docenas de edificios de oficinas y centros comerciales de lujo que se benefician de la mega instalación que acondiciona el aire. El agua fría retorna luego al subsuelo para enfriarse nuevamente.

Estos sistemas de refrigeración centralizados se denominan refrigeración urbana. En lugar de sistemas de aire acondicionado individuales para cada edificio, se montan estos sistemas de enfriamiento más grandes que sirven simultánemanete a múltiples propiedades y se benefician por la escala.

Como para muchos otros procesos físicos y químicos, el principio básico que aquí opera es el de la escala. Para proporcionar refrigeración un gran diseño utiliza menos energía que varios pequeños. Hacer funcionar un equipo constantemente cerca de su capacidad máxima es más eficiente que hacer funcionar varios que tienen que responder a los cambios en la demanda de aire acondicionado, con permanentes ciclos de arranque y parada.

De este modo, el costo global por frigoría producida es más bajo, pero lo que es más importante, la cantidad de energía utilizada para producirla y las emisiones de gases de efecto invernadero del proceso global, son más bajas. O sea, menos contribución al calentamiento para el mismo confort.

Algunos números

Singapur es una de las principales ciudades globales y uno de los centros neurálgicos del comercio mundial, contando con el segundo mayor centro financiero del planeta. Eso probablemente explica porque el aire acondicionado representa un tercio del consumo total de electricidad de la ciudad estado. Las autoridades anunciaron que Singapur alcanzará el cero neto de emisiones para 2050, objetivo al que no llegará sin replantear la monumental flota de aires acondicionados que exige este mundo de oficinas.

El sistema de refrigeración del distrito en el área de Marina Bay de Singapur ayuda a evitar más de 19.000 toneladas de emisiones de carbono al año, según la empresa local de servicios públicos SP Group, que diseñó y opera las instalaciones, según cuenta en un artículo el portal de información Eco Business.

Aunque este sistema de enfriamiento de distrito es el más grande construido bajo tierra en el mundo, fue "diseñado para ser invisible", cuenta en el artículo el ingeniero senior de SP Group, Tan Wee Bing, que trabaja en la planta de Marina Bay. “Nadie sabrá que hay un sistema de grado industrial debajo del distrito de Marina Bay”.

SP Group tiene como objetivo expandir este proyecto aún más. En abril, anunció que cinco nuevas propiedades en Marina Bay, dos nuevas y tres remodeladas, se conectarán a la red.

Las nuevas incorporaciones elevarán la capacidad de refrigeración de la planta de unas 55.000 a unas 70.000 toneladas de refrigeración (RT), lo que equivale al uso de unos 250 megavatios de energía, o la producción de una pequeña planta de energía. Y el sistema está utilizando solo una parte de su capacidad máxima, estimada en alrededor de 340 megavatios.

Como referencia, la Central Térmica Bicentenario, nuestra Central Térmica de Pilar, es una central eléctrica a gas con dos grandes unidades que en total producen hasta 610 megavatios.

El urgente desafío de enfriamiento en el mundo

Según el Banco Mundial, el este de Asia, junto con los países del Pacífico, es la región de urbanización más rápida del mundo, con una tasa de crecimiento anual del 3 por ciento. Más de 1200 millones de personas, o la mitad de la población de estas áreas, ya vive en ciudades.

Las oportunidades económicas se concentran en las áreas urbanas, pero también el calor. El hormigón atrapa el calor mejor que la tierra y la cubierta de los árboles, por lo que los edificios de la ciudad en verano se calientan durante el día y se mantienen calientes durante la noche, un fenómeno conocido como el efecto de "isla de calor urbano".

Por ejemplo, Calcuta, la metrópolis del este de la India, hogar de 15 millones de personas, se ha calentado 2,6 °C más que sus alrededores entre 1950 y 2018. El área de Ho Chi Minh en Vietnam es 0,4 °C más caliente que sus alrededores.

El fenómeno ya ha sido estudiado en Córdoba, corroborando la experiencia personal de la mayoría de los habitantes de la ciudad, que sabemos cuánto cambia la temperatura entre el centro y la periferia, especialmente en la proximidad de áreas de parque o corredores de agua.

A medida que las ciudades se calientan, la demanda de equipos de aire acondicionado crece exponencialmente. Según datos del Banco Mundial, en el sudeste asiático, el uso de electricidad para refrigeración aumentó más de siete veces entre 1990 y 2017. En India hoy se calcula que existen unos 30 millones de equipos, pero se espera que en 2050 haya más de mil millones de acondicionadores.

Refritando viejas ideas

El uso de enfriadores gigantes para refrigerar varios edificios consume entre un 20 y un 80 por ciento menos de energía que los sistemas de enfriamiento convencionales, según Strategy&, una empresa global de consultoría estratégica, lo que hace que el enfriamiento de distrito sea una solución potencialmente amigable con el clima.

La idea no es nueva: ya en 1880, en Estados Unidos, diferentes cámaras frigoríficas utilizaron un sistema de tuberías que permitía compartir el refrigerante sobre un área distribuida para almacenar alimentos.

Japón fue uno de los primeros en adoptar el sistema, cuando lo instaló en el sitio de la Exposición Universal de Osaka en el verano de 1970. Hoy en día, dichos sistemas se encuentran en muchas de sus principales ciudades, como Tokio, la propia Osaka y Sapporo.

Corea del Sur tuvo su primer proyecto de enfriamiento de distrito en la década de 1990, al mismo tiempo que Singapur comenzó a explorar la tecnología. Corea del Sur ahora tiene 27 proyectos, mientras que Singapur tiene cinco, con cinco más en desarrollo en toda la ciudad estado.

En China, la refrigeración urbana comenzó a aparecer en los planes de desarrollo urbano en gran parte debido a la escasez crónica de energía en la década de 2010. La escasez de energía fue causada por el aumento de los precios del carbón que provocó que algunas centrales eléctricas optaran por dejar inactivas sus turbinas a principios de la década de 2010. También hubo una sequía en 2011 que afectó el suministro de energía hidroeléctrica, y las principales ciudades como Shanghái tuvieron que racionar la electricidad en verano.

En respuesta a estos desafíos, se iniciaron proyectos de refrigeración de distrito de eficiencia energética en ciudades como Qianhai, en la provincia sureña de Guangdong. Hoy en día, hay alrededor de 100 proyectos de enfriamiento de distrito en todo el país.