Sustentabilidade high tech

Bahrain World Trade Center, do escritório britânico Atkins, incorporou três turbinas eólicas, que geram 15% da energia consumida pelo edifício

Nos parques de diversões da arquitetura contemporânea, a corrida tecnológica flerta agora o discurso ecológico. Turbinas eólicas incorporadas em arranha-céus em Bahrain, grandes painéis fotovoltaicos em Dubai, sistemas geotérmicos na China e imensas coberturas vivas na Califórnia vão bem além das exigências de certificações ambientais. Mas quanto esses recursos podem de fato contribuir para melhorar a eficiência das edificações - e mais, o quão próximo da realidade esses sonhos nas alturas chegam?

Os fortes ventos trocados entre o Golfo Pérsico e o deserto levaram a uma escolha óbvia em países da Península Arábica: turbinas eólicas incorporadas na edificação. "No caso de arranha-céus, pode haver um potencial de aproveitamento. Estamos falando de mais de 100 m de altura, onde a velocidade do vento tende a ser mais alta do que no solo", diz o engenheiro Fernando Westphal, gerente de eficiência energética do Centro de Tecnologia de Edificações.

Desde abril de 2008 três turbinas unidirecionais de 29 m de diâmetro giram entre as duas torres gêmeas de 240 m de altura e em forma de vela do Bahrain World Trade Center, criado pelo escritório britânico Atkins. O objetivo é que a brisa do Golfo Pérsico suprisse até 15% da energia consumida pelo prédio. Isso representaria 1,3 mil MWh por ano, suficientes para iluminar 300 casas e deixar de emitir 55 t de carbono anuais.

Segundo a Atkins, o custo de até 30% do valor do projeto tornaria inviável a integração de turbinas de larga escala, tanto por conta da adaptação do projeto do prédio quanto das pesquisas de turbinas especiais. A solução foi usar turbinas convencionais sustentadas cada uma por um eixo horizontal de 50 t.

A solução não foi a ideal - melhor seria que tivessem eixo vertical. "As turbinas eólicas de eixo vertical têm a vantagem da facilidade de manutenção, normalmente funcionam com vento vindo de todas as direções, sem a necessidade de possuírem mecanismos como leme para colocarem as pás na direção dos ventos", diz a professora Eliane Fadigas, do Departamento de Engenharia e Automação Elétricas da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Mas o balde de realismo no deserto de fantasias fez com que sua incorporação custasse menos de 3% do projeto, segundo o escritório.

Para resolver o fato de a turbina ser fixa, a Atkins projetou para as torres um perfil elíptico que afunila o vento. Testes em túnel de vento mostraram que o desenho não apenas forma pressão negativa na parte de trás do prédio, o que acelera o vento entre as torres em até 30%, como também o desvia num percurso em formato de "S" cujo centro permanece quase perpendicular à turbina dentro de um azimute de 45º.
Embora a idéia do BWTC tenha sido diminuir a dependência de reservas energéticas fósseis num clima desértico, seu projeto não tem estratégias de baixa emissão de carbono dos padrões europeus.
Caro demais para o Brasil? Por enquanto, sim. Embora algumas regiões brasileiras como o litoral do Nordeste e o Rio Grande do Sul tenham um potencial eólico grande, "o preço da eletricidade praticada no Brasil em todos os setores consumidores faz ainda inviável economicamente a instalação tanto da tecnologia fotovoltaica quanto eólica em edificações nas áreas urbanas", diz Eliane.

Mas, segundo Westphal, não faltam recursos e razões para investidores bancarem essas tecnologias em empreendimentos de alto nível. "Certamente, o investidor vai tirar proveito como uma estratégia de marketing, mas a sociedade vai sair ganhando com o alívio proporcionado ao parque gerador de energia, o que diminui os impactos ambientais. Esse alívio pode ser ínfimo, se pensarmos em um ou dez prédios. Mas se a tecnologia for disseminada, o custo tende a baixar, mais empreendimentos passam a adquirir o sistema e aí começamos a ter benefícios significativos para todos."

Tecnologia dez, emissões zero
A China, onde ficam 16 das 20 cidades mais poluídas do mundo, está correndo atrás para não sobrar como a vilã ecológica do século 21. Além de construções com certificação Leed do Green Building Council na Vila Olímpica de Pequim e da ecocidade Dongtan, em construção para servir de modelo de sustentabilidade na Expo-Xangai de 2010, está previsto para esse mesmo ano o primeiro arranha-céu com emissão zero de carbono do país - e do mundo. A americana Skidmore Owings & Merrill espera que o vento e o sol sejam capazes de abastecer toda a energia consumida pelo prédio projetado para a Guangdong Tobacco, em Cantão, iniciado em 2006.

Com as estratégias de redução e absorção de energia, o prédio deve consumir 65% menos que o previsto pelas leis chinesas.

Nas orientações Norte e Sul foi feito duplo fechamento em vidro low-E, com ventilação entre as duas lâminas, e instalada persiana automatizada; a Leste e Oeste, o fechamento foi triplo, protegido por brise soleil.

Contrariando o senso comum sobre prédios altos, a face mais larga da torre é a que recebe maior carga de vento. A estrutura curvilínea da torre ajuda a forçar o ar por quatro fendas na fachada, cravadas em dois andares mecânicos, onde estão instaladas turbinas eólicas de eixo vertical. Segundo a Skidmore, esse design deve forçar a velocidade em 2,5 vezes - compensando o fato de turbinas de eixo vertical serem, segundo Eliane, menos eficientes que as de eixo horizontal.

Um sistema baseado na inércia térmica do solo resfria a 25ºC no subterrâneo a água aquecida a 38ºC nas torres de resfriamento do prédio. No Brasil, embora haja pouca informação sobre o potencial geotérmico para a geração de energia, também é possível, segundo Westphal, usar a inércia térmica do solo para a climatização de ambientes internos. "Em São Paulo, se cavarmos um buraco de 6 m de profundidade, a temperatura do solo estará praticamente a 20ºC o ano inteiro. Esse potencial pode ser utilizado por meio de um sistema de tubos enterrados", diz. Tal sistema consiste de uma série de tubos que, quando adequadamente dimensionados  a uma certa profundidade, podem resfriar o ar externo que passa em seu interior quando estiver acima de 20ºC antes de introduzi-lo no ambiente interno para a renovação de ar. Embora exija um consumo para ventilação, este é ainda bem menor que o de condicionadores.

Para tornar o arranha-céu energeticamente independente, a Skidmore incluiu ainda painéis fotovoltaicos no projeto. Embora vários prédios comecem a adotar esses painéis, seu uso em áreas urbanas, servidas por rede elétrica, ainda não é viável, segundo Eliane. "Sua eficiência está em torno de 13%. Porém, geram energia em corrente contínua, enquanto nossas cargas funcionam em corrente alternada, necessitando de outros componentes no sistema, entre eles os inversores. Assim, a eficiência total fica em torno de 10%." Mas, para a professora, esses módulos já são viáveis em áreas remotas onde não há viabilidade de estender a rede da concessionária.

Academia de Ciências da Califórnia, que recebeu certificado Leed Platina do Green Building Council americano; seus 10 mil m² de cobertura vegetal absorvem 14 milhões de litros de chuva por ano e contribuem com o isolamento térmico

Torres de vento
O arquiteto alemão Eckhard Gerber e os engenheiros ambientais da DS-Plan também entraram na corrida da emissão zero, desta vez com um sistema de refrigeração da arquitetura persa: as torres de vento (veja ilustração). Na Burj al-Taqa, aberturas na fachada a cada cinco andares permitirão que a pressão negativa criada na face oposta à que recebe a carga de vento retire o ar quente das salas. Num poço subterrâneo com água do mar, o ar seco do deserto será refrigerado pela evaporação. Com o diferencial de pressão entre o interior do prédio e o poço causado pelos ventos, não será necessária nenhuma ventilação mecânica para trazer o ar fresco até os corredores e escritórios por meio de cinco átrios perimetrais transparentes e um central, nos quais serão instalados jardins suspensos.

Para evitar o aquecimento por radiação, um escudo solar cobrindo um segmento de 60º girará em torno do prédio entre as camadas da fachada dupla de acordo com o percurso do sol. Diferentemente de brises soleil estacionários, o escudo ficará somente onde e quando for necessário.

Segundo Gerber, esses e outros sistemas devem reduzir em 40% o consumo energético do prédio em comparação a semelhantes. Para torná-lo 100% auto-suficiente, foram previstos uma turbina eólica de eixo vertical tipo Darrieus de 60 m de altura no topo da torre, dois conjuntos de painéis fotovoltaicos no total de 15 mil m² e uma ilha flutuante de painéis solares de 17 mil m² sobre o mar. O excedente deve ser usado na eletrólise de água para obter hidrogênio, utilizado na geração de eletricidade à noite.

Rodas gigantes
Na gincana tecnológica não basta mais que hélices girem. O prédio inteiro precisa fazer malabarismos. O arquiteto florentino David Fischer criou a Dynamic Tower - um projeto de edifícios de uso misto cujos andares giram independentemente numa velocidade de uma rotação por 1,5 hora em volta de um eixo central, onde estão instalados elevadores e tubulações elétrico-hidráulicas. Escondida entre cada andar está instalada uma turbina eólica horizontal que gira nesse mesmo eixo. Fischer espera que elas gerem toda a energia do edifício-carrossel, junto a células fotovoltaicas instaladas nas lajes de cada andar, que terão 20% da superfície exposta ao sol.

A primeira torre, com 80 andares espalhados em 420 m, está prevista para Dubai - onde apartamentos já podem ser reservados. A segunda deve ser construída em Moscou, com 70 andares e 400 m de altura.

Somente o eixo central deve ser construído no canteiro de obras. Já os apartamentos serão como um grande Lego, compostos de módulos em formato de fatias com acabamento e sistema elétrico-hidráulico prontos, industrializados na Itália. Os gastos com transporte estão muito longe de qualquer parâmetro de sustentabilidade, mas, por outro lado, a montagem in situ dos módulos por meio de guindastes é extremamente limpa.

Segundo Fischer, cada andar poderá ser completado em sete dias, com tempo de construção reduzido em aproximadamente 30%. De acordo com o arquiteto, a construção da Dynamic Tower precisaria de 600 operários e 80 técnicos no canteiro, comparados a 2.000 num projeto de mesma escala não pré-fabricado.

Os objetivos da pré-fabricação não são apenas reduzir o tempo de montagem e diminuir gastos na escala, mas também replicar o modelo e espalhar torres giratórias pelo mundo.

Alcir Moro, presidente da construtora curitibana Moro, não se mostra eufórico diante da idéia de David Fischer. "Esse projeto é apenas publicidade. Não há nada construído. A primeira verdadeira torre giratória construída no mundo está aqui, no Brasil", diz Moro.

Após dez anos de projeto e construção, foi concluído em 2004 em Curitiba seu Suíte Vollard. São duas torres interligadas de 11 andares: uma circular em que cada pavimento gira independentemente, propulsionado por um motor de ¾ de HP, na velocidade de uma rotação por hora, e outra fixa onde estão instaladas a circulação vertical e a parte hidráulica, como cozinha.

Até hoje, a rotação dos apartamentos não resultou em moradores. "Trata-se de um prédio conceitual, de um laboratório. Foram decorados quatro apartamentos para uma feira e, depois, desmontados", diz Moro. Hoje, passa por uma reforma que deve ser concluída em abril de 2009. Cada apartamento de 287 m² custará R$ 1,5 milhão - sem turbinas eólicas.

Corte da praça