Smart Green Cube 2.0, proyecto de agricultura vertical con energías renovables

Arquitectura Internacional Sustentabilidad 257

El proyecto ‘Smart Green Cube’ es un ejemplo de agricultura vertical diseñado por la firma de arquitectura española Batch Arquitectura. El concepto principal de este diseño es poder generar en la piel del edificio suficiente energía renovable para la producción de cosechas de hortalizas y verduras en el interior del edificio, controlando las condiciones de luz, clima y agua.

El equipo de diseño ha desarrollado recientemente la segunda iteración del proyecto: ‘Smart Green Cube 2.0’, en la que se pasa de la dimensión teórica de la versión 1.0 a la implantación en una parcela definida dentro del Parque Tecnológico de Almería. Este es un proyecto de acuerdo con toda la normativa local, autonómica y nacional.

Beneficios medioambientales y sociales

Según señala la firma de arquitectura, dado que para 2050 la población mundial crecerá hasta los 9.000 millones de personas, será necesario requerir de mayor superficie dedicada al cultivo, concretamente un 12%. Para evitar dañar las zonas en peligro medioambiental que este aumento de tierra de cultivo supondría, una de las soluciones es la agricultura vertical.

Por ello, este tipo de edificios aportan beneficios medioambientales, para la producción ‘km 0’ que implica una reducción de la huella de carbono, y beneficios sociales mediante la creación de puestos de trabajo de diferentes grados de cualificación, en distintas zonas de la ciudad ayudando al enriquecimiento de la misma.

El estudio de arquitectura ha realizado este proyecto junto a Desarrolla Consultores, quienes han llevado la parte de gestión agrícola, y Bioazul como expertos en el tratamiento del agua. Las tres empresas se han reunido bajo la alianza de empresas e instituciones Smart City Cluster, del que forman parte como miembros activos para trabajar en el impulso de ciudades inteligentes.

Dentro de este proyecto, la futura iteración 3.0 implicará la edificación de un edificio piloto, ya sea en este u otro suelo con un proyecto adecuado a él. En ese próximo proyecto ejecutivo se plantea la producción de un gemelo digital que dotará de un mayor grado de inteligencia al edificio.

Usos y requerimientos del edificio

El edificio en realidad tiene un uso mixto. Por un lado lleva a cabo la producción agrícola pero por otro es compatible con otros fines, por ejemplo oficinas o uso docente.

La parte de producción agrícola se aloja en un edificio de carácter público, donde las plantas superiores disponen de una conexión a la calle mediante un espacio de relación en la planta baja.

Dependiendo de los usos a los que se destine el edificio, éste tendrá que satisfacer diferentes necesidades. La producción agrícola requiere de una gran superficie de auto generación eléctrica mediante energía fotovoltaica, eólica y, en caso de ser necesaria, geotérmica; y por otro lado están las necesidades de iluminación y ventilación natural. Estas últimas serán distintas dependiendo del uso.

En el caso de oficinas y docencia, se requiere una iluminación natural indirecta y controlada y una ventilación natural operable. Esto se consigue a través de unas fachadas con un alto nivel de tecnificación con diferentes comportamientos dependiendo de la orientación. Así, las fachadas noreste y noroeste incorporan en su cámara ventilada elementos de control solar (brise soleils) automatizados. Para la producción agrícola se busca todo lo contrario: la luz y las condiciones climáticas deben ser controladas artificialmente.

Partiendo de estos requisitos particulares para cada uso, en la fase de proyecto se realiza un modelado energético para definir las estrategias volumétricas, buscando la optimización de la demanda energética (kWh/m2/año).

Energía fotovoltaica y eólica en el edificio

Para la generación fotovoltaica es necesario ubicar los paneles a la mayor altura y lo más al sur posible. Este requisito debe combinarse con los parámetros urbanísticos de edificabilidad y altura máxima. El cumplimiento de ambas condiciones se resuelve con la elevación de un prisma hasta la altura máxima permitida con la ocupación máxima de parcela (1.405 m2) que alberga en su interior los usos de oficina y docencia aprovechando la iluminación y ventilación naturales. Este prisma a su vez soporta la producción fotovoltaica en sus fachadas sureste y suroeste, así como en su cubierta.

De esa forma se obtiene una superficie fotovoltaica total de 2.065 m2 para una producción del 75% de la energía necesaria, que alcanza un total de 60.000 kW/h en un mes, en su mayoría para satisfacer las necesidades de iluminación.

El 25% de la energía demandada se obtiene de la minieólica: se instalarán aerogeneradores de superficie en las cuatro fachadas del prisma inferior. Éste es un prisma ciego que alberga parte de la producción agrícola en su interior. Para facilitar el control climático interior se realiza mediante un muro de hormigón con aislamiento térmico que procura la inercia térmica necesaria. El hormigón ayuda a moldear un graderío que comunica el espacio público exterior y la planta diáfana que separa los prismas superior e inferior.

En la planta diáfana se ubican tanto el acceso a la planta superior como las instalaciones, liberando en la cubierta toda la superficie posible para la generación fotovoltaica.

El resto de la producción agrícola se alberga en la planta semisótano, donde las condiciones subterráneas son mejores para la producción de algunas especies y comparte superficie con las zonas de empaquetado, recepción de materiales, tratamiento de agua, almacenamiento y parking.

Aislamiento térmico

El diseño busca mejorar las condiciones de aislamiento y de las instalaciones térmicas, para el cual los arquitectos recomiendan reducir la transmitancia media máxima para la envolvente por debajo de 0,3 W/m2K, para reducir el consumo energético en climatización.

En la zona destinada a oficinas y docencia se utilizará un aislamiento ecológico de fibra de cáñamo en mantas, con un coeficiente de conductividad térmica de 0,041 W/m·K. Esto, unido a la fachada ventilada de lamas automatizadas, reduce la demanda de energía a los niveles deseados.

En la zona destinada a la agricultura sería recomendable tener una transmitancia térmica de 0,1 W/m2K, para lo cual se aumentará el aislamiento a 20 cm.
Se minimizarán las pérdidas de energía producidas a través de los puentes térmicos y se controlarán las infiltraciones de aire indeseadas mediante una adecuada planificación de la ejecución. Esto permitirá el correcto funcionamiento de una ventilación mecánica con recuperación de calor, que recoge el calor del aire interior y lo transfiere al aire fresco que se introduce desde el exterior, garantizando una adecuada calidad del aire interior.

Reutilización de aguas residuales e iluminación

Con el fin de desarrollar un sistema de reutilización de aguas para fertirrigación (aportación simultánea de agua y fertilizantes), cerrando los ciclos de agua y nutrientes mediante el establecimiento de plantas de tratamiento descentralizado de aguas residuales urbanas, se utiliza un sistema de tratamiento compacto de agua residual que puede cumplir con los rendimientos de depuración establecidos en la normativa.

Los arquitectos proponen el desarrollo de un sistema d depuración mediante un Bioreactor por Lotes Secuenciales SBR (de sus siglas en inglés Sequencing Batch Reactor). Es un sistema secuencial que se basa en la depuración biológica por lodos activados de las aguas residuales en el reactor-clarificador. Todas las etapas de un tratamiento secundario se dan de forma secuencial en un mismo compartimento o equipo.

Para el sistema de tratamiento terciario, proponen la instalación de un filtro de anillas automático con un grado de filtración de 20 μm, seguido de una desinfección por Ozono consiguiendo una eliminación total de patógenos y además un efecto beneficioso para las plantas a regar.

En la imagen anterior se pueden ver las diferentes zonas en las que se distribuye el edificio. La zona A es la recepción de las materias primas, almacenamiento de fertilizantes y sustratos y envasados. La zona B es la línea de embalaje y paletización y la zona C es la cámara de conservación. El número 1 es la ubicación del ascensor, el 2 es el equipo de tratamiento de agua y bombas, el 3 indica la zona de cultivo, el 4 corresponde al sistema de geotermia, el 5 son los paneles fotovoltaicos de la cubierta, el 6 representa un jardín vertical, en el 7 se ubica el control de climatización de la azotea, y por último el 8 es la zona de administración y el 9 el parking.

Por otro lado, se proveerá de un sistema de iluminación artificial para cultivos indoor basado en el uso de tecnología LED y optimizado para satisfacer la demanda de iluminación de los cultivos, de tal forma que se reduzca al mínimo el consumo eléctrico permitiendo el máximo desarrollo productivo del cultivo, y disminuyendo la dependencia de los combustibles fósiles.

Desde: https://www.construible.es/arquitectura-sostenible

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