Los hogares sustentables como solución al déficit energético

Camilo Salvador Córdova Roa

Estudiante de Ingeniería Civil Mecánica, Universidad de Santiago de Chile

Santiago, junio de 2012

La generación y distribución de energía es un tema de recurrente discusión en nuestros tiempos. El avance e implementación de las nuevas tecnologías ha conllevado a un mayor gasto energético por parte de la población mundial en general, y nuestro país no es ajeno a dicha situación. Durante los últimos años se ha mencionado en diversos medios el tema de la crisis que en un futuro próximo podría afectar a Chile, si no encontramos antes alguna salida que nos permita ampliar nuestra matriz energética para satisfacer la creciente demanda.

Sin embargo, siempre es importante analizar el impacto que cada una de las soluciones propuestas pueda provocar en nuestro ambiente, recordando que vivimos en un planeta con recursos limitados, y cuyo ecosistema se ha visto ampliamente dañado por la intervención indiscriminada que ha realizado el ser humano. Lo ideal, por tanto, es buscar métodos de generación de energía que minimicen el impacto ambiental en el entorno.

En este sentido es que en algunos países, entre los cuales se destacan Alemania y Suiza, ya se está implementando un novedoso concepto, conocido como hogares o arquitecturas sustentables. La idea de éstos es optimizar los recursos naturales que necesite dicha construcción para abastecerse, siendo uno de sus principales metas la eficiencia energética, a través de la generación de energía propia y el ahorro, disminuyendo así el uso de los sistemas energéticas convencionales, y en los casos más extremos, lograr una independencia total, lo que entraría en la categoría de hogar autosustentable.

¿De qué manera funciona y qué tan eficiente es esta solución? A continuación revisaremos algunos de los métodos más comunes utilizados en los hogares sustentables para dar una mejor respuesta la pregunta planteada.

Paneles solares

Los aparatos reactivos al sol, como los paneles solares fotovoltaicos, ayudan a proveer electricidad a la construcción para cualquier uso. La energía de salida que entreguen estos paneles dependerá de varios factores, como la orientación, la eficiencia, la latitud y el clima. Sin embargo, las eficiencias comunes varían entre un 4% y un 28%, lo cual puede provocar que el tiempo que tarde en recuperarse la inversión sea muy extenso.

Los edificios sustentables son construidos de manera que los techos se dirijan hacia el sol, para así maximizar la eficiencia. Para conseguir esto, en el hemisferio norte del planeta, los paneles deben ubicarse orientados hacia el sur. En caso de no ser posible, pueden situarse alineados a 30° del sur para producir la cantidad de energía adecuada, aunque estando en esta disposición, la producción energética se verá fuertemente afectada durante el invierno.

Para combatir este último punto, durante el invierno los paneles pueden orientarse de manera transversal a +15°, mientras que durante el verano también es conveniente hacerlo de la misma forma transversal, pero en -15°.

Calentadores de agua solares

Como su nombre indica, estos calentadores pueden ser una forma bastante económica y efectiva al momento de calentar el agua en los hogares, además de poder ser usados en cualquier clima.

Existen dos tipos de calentadores: los activos y los pasivos. Un sistema activo de colector solar puede producir entre 300 a 380 litros diarios de agua caliente, mientras que los activos poseen una menor capacidad.

Además, existen los sistemas de circulación directos e indirectos. Los primeros conectan la red de agua doméstica directamente con paneles solares, pero éstos no pueden ser utilizados en climas cuyas temperaturas  puedan provocar congelamiento. En el sistema indirecto, hace pasar algún líquido a través de los paneles, como por ejemplo glicol, y utiliza un intercambiador de calor para calentar la red de agua.

Los paneles colectores más comunes son los de superficie plana y los tubos de vacío. Ambos trabajan de forma similar, con la excepción de que los tubos de vacío pierden menos calor, llegando a ser entre un 5% y un 25% más eficientes, por lo cual se usan en lugares donde se requiera producir temperaturas más altas.

Si bien su costo de instalación es algo elevado, la inversión se recupera en el corto plazo. En los Estados Unidos, el promedio de electricidad consumido por calentadores de agua eléctricos es de 4500 kilowatts hora al año. Con el uso de colectores solares, esta cifra podría reducirse a la mitad.

Turbinas eólicas

El uso de turbinas eólicas pequeñas para la producción de energía en estructuras sustentables requiere de la consideración de varios factores. En primer lugar el costo, puesto que los sistemas eólicos más pequeños son, por lo general, de mayor precio a las turbinas eólicas grandes, en relación a la cantidad de energía que generan. En las turbinas pequeñas, el costo de mantención puede ser un factor decidor, sobre todo en lugares donde la capacidad de captación del viento sea demasiado menor.

Las turbinas comienzan a funcionar una vez que el viento haya alcanzado los 13 km/h, funcionan de manera más eficiente entre los 50 a 60 km/h, y se detienen a los 90 km/h para evitar daños por las altas velocidades.

La energía potencial de las turbinas eólicas es proporcional al cuadrado de la longitud de sus aspas y al cubo de la velocidad de giro que estas adquieren.

A pesar de que existen turbinas disponibles en el comercio como fuente de poder complementario para hogares y edificios, la eficiencia de éstas dependerá en gran medida del sitio en el que se encuentren. Para esto, las turbinas deben ser instaladas en lugares que posean una tasa de viento constante, con un promedio de al menos 24 km/h.

Una vez escogido el lugar correcto, se debe tener en cuenta la resistencia del techo, la vibración, y las turbulencias que puedan ocasionarse a la altura de la turbina.

Las turbinas escaladas para hogares varían de 2 m a 8 m de diámetros, y producen electricidad a tasas de 900 watts, hasta los 10.000 watts, pudiendo cubrir un 10% y un 25% de la electricidad requerida por un hogar promedio.

Es claro que existen muchos otros sistemas para obtener energías de maneras no convencionales, sin embargo, el análisis aun más detallado de todas estas nos llevaría a un estudio bastante más extenso. Lo que podemos afirmar es que, si bien muchos podrán dudar de qué tan efectivo son estos métodos a la hora de querer buscar una independencia de las redes usuales, sí son capaces de permitir disminuir nuestros gastos energéticos aprovechando los recursos naturales que provocan un menor daño.

Lo importante es saber distinguir cuáles de estos procedimientos alternativos serán más eficientes de acuerdo a las condiciones del lugar en el que queramos implementarlas y las necesidades que quieran cubrirse.