La mayoría de los propietarios no se dan cuenta de que la calefacción y la refrigeración consumen más de la mitad de su presupuesto energético. El Departamento de Energía sitúa la cifra en el 56 por ciento. Esa es una fuga enorme en su billetera. La tecnología verde pretende tapar ese agujero. No se trata sólo de salvar a los osos polares. Se trata de evitar que sus facturas de servicios públicos se disparen.
Tomemos como ejemplo la Universidad de Santa Clara en Silicon Valley, California. En abril de 2011, instalaron 60 colectores solares en los tejados. El objetivo era sencillo. Calienta y refresca el centro de estudiantes de manera eficiente. Los ingenieros construyeron la matriz para manejar agua caliente y aire acondicionado. Funciona captando la luz del sol y concentrando la energía. El agua del interior se calienta. Realmente caliente. Estamos hablando de 200 grados Fahrenheit.
Los resultados fueron inmediatos y drásticos. El sistema redujo el consumo de gas natural en un 70 por ciento anual. También mantuvo 34 toneladas de dióxido de carbono fuera de la atmósfera. La universidad alquiló el sistema durante diez años a un precio fijo. También recibieron más de $86,000 en reembolsos estatales.
Este no es un caso aislado. Universidades, empresas y propietarios de viviendas individuales se están sumando. El cambio es importante porque reduce los gases de efecto invernadero. También ahorra dinero. Pero seamos claros. Estos sistemas no son baratos.
Considere el costo inicial. Algunos colectores solares cuestan entre $30 y $80 por pie cuadrado para su instalación. Necesitas capital. O apalancamiento. El gobierno ofrece programas de incentivos para ayudar a los constructores y propietarios de viviendas a sufragar estos costos. Sólo en 2008, los estadounidenses ahorraron más de 19 mil millones de dólares utilizando estos métodos. La tendencia está creciendo. El impacto es real.
Para comprender en qué se está metiendo, necesita conocer la diferencia entre las dos categorías principales. Sistemas pasivos y activos.
Estrategias de diseño solar pasivo
Los sistemas pasivos no utilizan maquinaria. No dependen de calderas ni de aires acondicionados. Maximizan la capacidad de la naturaleza para regular la temperatura. Es geometría arquitectónica.
Un ejemplo clásico es el techo. Los tejados blancos o de colores claros reflejan la luz del sol. No lo absorben. El resultado es un edificio más fresco. Se necesita menos energía para enfriar la casa en verano. Windows también juega un papel. Las ventanas de alto rendimiento mantienen el calor afuera y el aire fresco adentro. Estás luchando contra la física con diseño.
Sistemas activos de energía verde
Los diseños activos son diferentes. Utilizan sistemas mecánicos. Estos sistemas funcionan con fuentes de energía verdes. La energía solar es la más común. La geotermia es otro actor importante. La energía de biomasa a partir de materiales orgánicos es una tercera opción.
Aquí también entran los sistemas de calefacción hidrónica. Hacen circular agua caliente o líquidos para calentar. Los aires acondicionados que funcionan con hielo utilizan agua congelada para reducir el consumo máximo de electricidad durante el día. Estos son complejos. Requieren experiencia.
Opción 10: Calefacción y refrigeración geotérmica
La lista de opciones comienza con los sistemas geotérmicos. Ya has visto el nombre aparecer en las conclusiones. Pero, ¿qué significa realmente para tu hogar?
La tecnología geotérmica utiliza la temperatura subterránea estable de la Tierra. El suelo se mantiene fresco en verano y cálido en invierno, independientemente del aire que haya sobre él. Una bomba de calor geotérmica aprovecha esta estabilidad. Transfiere calor hacia o desde el suelo.
En invierno, el sistema extrae calor del suelo y lo traslada al interior. En verano se invierte. Extrae calor de su hogar y lo vierte en la tierra más fría. La eficiencia es asombrosa en comparación con las bombas de calor de aire. No estás luchando contra la temperatura del aire. Estás utilizando la masa térmica constante del suelo.
La instalación es invasiva. Necesita bucles enterrados en su jardín. Los bucles horizontales requieren un jardín grande. Los bucles verticales penetran profundamente en los pozos. Aquí es donde el costo se dispara. La perforación es cara. El equipo es caro.
Pero el costo operativo es bajo. Una vez instalado, el aporte de energía es mínimo en comparación con la producción de calor. Es una jugada a largo plazo. Estás pagando por la instalación para ahorrar en cada factura durante las próximas dos décadas.
¿Es adecuado para ti? Depende de tu terreno y de tu presupuesto. Necesita espacio para bucles horizontales o capital para perforaciones verticales. Necesita un contratista que conozca los sistemas de bucle de tierra. Este no es un proyecto de bricolaje de fin de semana.
El cambio hacia la calefacción y la refrigeración ecológicas es lento. Es costoso. Pero los ahorros se agravan. Y el impacto ambiental es mensurable. La Universidad de Santa Clara lo demostró. Puede replicar el principio a menor escala.
“En comparación con los sistemas estándar de calefacción y refrigeración, ser ecológico es mejor para el medio ambiente porque ayuda a eliminar los gases de efecto invernadero. Además, la eficiencia de estos sistemas ecológicos permite a las personas ahorrar dinero en sus facturas de energía”.
La tecnología existe. Los incentivos están ahí. Las matemáticas funcionan. La pregunta es si está dispuesto a invertir el capital inicial para detener la hemorragia energética. La mayoría de la gente dice que no hasta que la factura sube demasiado. Luego actúan. No seas la mayoría de la gente.
Comience mirando su sistema actual. ¿Cuántos años tiene? ¿Cuál es la calificación de eficiencia? Luego mire el sobre de su casa. Las estrategias pasivas son más baratas que las activas. Sellar las fugas. Añade aislamiento. Tiñe las ventanas. Arregle las cosas fáciles antes de llamar a un contratista geotérmico.
Las siguientes opciones en la lista involucran sistemas hidrónicos y de biomasa. Ofrecen diferentes caminos hacia el mismo objetivo. Reducción de la dependencia energética. Facturas más bajas. Una menor huella de carbono. Pero vienen con sus propias compensaciones. Requisitos de almacenamiento. Horarios de mantenimiento. Abastecimiento de combustible.
Tienes la primera pieza del rompecabezas.
No se necesita un doctorado en geología para aprovechar el interminable suministro de energía del planeta. La tierra está llena de calor. En el fondo está hirviendo. Pero para la renovación de una casa, no se profundiza tanto. A sólo unos metros por debajo de la superficie, la temperatura del suelo se mantiene constante. La temperatura oscila entre 42 y 80 grados Fahrenheit durante todo el año. Esa coherencia es la clave. Un sistema de intercambio geográfico aprovecha esta temperatura estable del suelo para calentar y enfriar casi cualquier tipo de edificio.
Tenga en cuenta que estos sistemas no aprovechan el núcleo fundido. Utilizan bombas de calor. La bomba hace circular un fluido (agua o refrigerante) a través de pozos subterráneos. En invierno, ese fluido absorbe el calor de la tierra y lo lleva al interior. En verano, el proceso cambia. Extrae el calor de tu casa y lo deposita nuevamente en el suelo.
9: Diseño solar pasivo
El sol proporciona energía renovable y gratuita. No necesitas feos paneles solares para beneficiarte. El diseño solar pasivo utiliza la transferencia de calor natural. Sin partes móviles. Mantenimiento mínimo. Depende de la propia estructura del edificio (paredes, pisos, ventanas) para recolectar, almacenar y liberar energía solar.
No es una solución completa e independiente. Aún necesitas respaldo mecánico. Un sistema de aire forzado o un piso radiante se encargan del trabajo pesado para enfriar en verano y calentar en invierno. Pero los elementos pasivos reducen la carga.
La versión más sencilla para el bricolaje es la “ganancia directa”. La luz del sol entra por las ventanas. El vidrio convierte la luz en energía térmica. Las paredes y suelos oscuros absorben ese calor. Lo almacenan. Mientras el aire del interior se mantenga caliente, la casa retendrá esa energía. Por la noche, cuando baja la temperatura, las paredes irradian el calor de vuelta al espacio habitable.
Para un enfoque un poco más técnico, los constructores pueden instalar tuberías de agua de metal o plástico dentro de las paredes. La luz del sol incide en el exterior. El agua del interior se calienta. Bombeas esa agua tibia por toda la casa. Actúa como fuente de calor. Es física simple. Funciona.
8: Sistemas solares activos
A algunos propietarios no les importa el espacio en el techo. La energía solar activa utiliza células fotovoltaicas (PV). Estos materiales convierten la luz solar directamente en electricidad. Esa energía puede hacer funcionar su sistema HVAC, luces y electrodomésticos. La tecnología fotovoltaica existe desde hace décadas. Alimenta satélites y calculadoras.
Hay un problema. Eficiencia. Las células modernas sólo convierten alrededor del 10 por ciento de la luz solar en energía utilizable. La mayor parte de ese potencial solar se pierde en forma de calor.
Luego está el costo. La instalación de un sistema fotovoltaico cuesta entre 27.000 y 36.000 dólares. Verá un período de recuperación de las facturas de energía de 12 a 15 años. Las devoluciones de impuestos y los incentivos federales ayudan a compensar el golpe inicial. Pero es una inversión importante.
Existen alternativas activas más económicas. Estos sistemas utilizan aire o agua. Un colector absorbe la energía solar. El aire o el agua se calientan. Ese calor se transfiere directamente a su hogar o a un tanque de almacenamiento. Desde allí, ventiladores o bombas dispersan el calor. Se trata menos de generar electricidad y más de capturar calor directamente.
Cómo funcionan las células solares
A nivel microscópico, las células solares capturan fotones. Liberan electrones. Esos electrones que se mueven rápidamente crean una corriente eléctrica. Conecte los cables a ellos. Obtienes poder. Suficiente para encender una bombilla o hacer girar un motor. Pero recuerde que esa tasa de eficiencia del 10 por ciento es importante. Necesita mucho espacio en el techo para reducir su factura de electricidad.
7: Energía de biomasa
La energía de la biomasa proviene de materia orgánica. Madera, residuos de cosechas, incluso residuos sólidos municipales. Lo quemas. O descomponerlo. El resultado es calor o combustible. Es renovable porque puedes cultivar más plantas. Pero no es cero emisiones. La quema de madera libera dióxido de carbono. El ciclo sólo funciona si el nuevo crecimiento absorbe ese CO2.
Para el propietario de una vivienda que hace bricolaje, la biomasa suele significar una estufa de leña o una caldera de pellets. Requiere espacio de almacenamiento para el combustible. Requiere un mantenimiento regular para limpiar cenizas y hollín. No es un sistema de configuración y olvido como una bomba de calor. Pero si se tiene acceso a madera barata o gratuita, los costos operativos pueden ser muy bajos. Es una fuente de energía tangible. Puedes ver el combustible. Puedes controlar la quemadura.
La economía de la calefacción por biomasa
Hay un consuelo primordial en un fuego de leña. No es sólo nostalgia. Es física.
La biomasa es energía derivada de la materia viva. Árboles. Plantas. El sol. Cuando quemas madera, estás aprovechando la energía solar almacenada. Es renovable. Es natural. Y para los propietarios que buscan reducir sus facturas de servicios públicos, suele ser más barato que el propano, el gas natural o el fueloil.
Los sistemas modernos son más limpios de lo que cabría esperar. Un sistema de astillas de madera, por ejemplo, emite muchos menos contaminantes que una estufa de leña tradicional. ¿Y la huella de carbono? Mínimo. Los combustibles fósiles liberan carbono que ha estado atrapado bajo tierra durante millones de años. La quema de biomasa libera sólo el carbono que la planta absorbió durante su vida. Es un circuito cerrado.
Las matemáticas juegan a tu favor. Mire Wisconsin. En 2008, el estado anunció que cambiar el uso de gas natural por biomasa de madera en las escuelas reduciría los costos de calefacción entre un 29 y un 57 por ciento. Esto supone un ahorro de entre 53.000 y 75.000 dólares por escuela al año. Imagine ese tipo de ahorro en la factura de calefacción de su hogar.
### Calefacción hidrónica: el trabajador silencioso
¿Recuerdas el ruido metálico de los radiadores en la casa de tu abuela? Esos son sistemas hidrónicos. Pero las versiones actuales son sofisticadas. No sólo calientan el aire. Calientan agua.
Las calderas de estos sistemas utilizan energía solar o geotérmica para calentar un líquido. Generalmente es agua. A veces, es una solución anticongelante. Este líquido se bombea a través de tubos de plástico. La tubería podría pasar por debajo del suelo. Podría ubicarse a lo largo de los zócalos. O podría alimentar radiadores clásicos.
¿Cómo se mueve el calor? Tres maneras.
Conducción. El calor pasa de un objeto a otro. Piense en una cuchara en una olla de sopa caliente. El mango se calienta. Radiación. La energía viaja a través de ondas electromagnéticas. Sientes el calor de una lámpara de calor sin tocarla. Convección. El agua tibia sube. Fregaderos de agua fría. El agua hirviendo es un ejemplo perfecto.
Aquí hay un beneficio secundario. Los sistemas hidrónicos pueden bombear agua caliente a través de tuberías en el techo. Esto evita la acumulación de hielo. La nieve no se acumula. Tus canalones permanecen intactos.
### Bombas de calor de absorción
La mayoría de las bombas de calor funcionan con electricidad. Las bombas de calor de absorción no. Funcionan con calor. Normalmente se utiliza gas natural, aunque también funcionan la energía solar y geotérmica.
Existen dos diferencias principales entre las bombas de absorción y las eléctricas estándar. Primero, el conductor. Una bomba de absorción utiliza un quemador de gas natural. En segundo lugar, el fluido de trabajo. Las bombas eléctricas utilizan refrigerantes. Las bombas de absorción utilizan una solución de agua y amoníaco.
En invierno, esa solución absorbe calor de la tierra. La bomba mueve el líquido calentado a su casa. El aire se calienta. En verano el proceso se invierte. El intercambio de calor funciona al revés.
Algunas grandes instalaciones van un paso más allá. El Mall of America recicla el calor corporal de sus compradores para ayudar a regular la temperatura. No es escalable para su hogar suburbano. Pero esto demuestra el concepto: el calor residual es calor valioso.
### Biodiesel y BioCalor
El biodiesel solía ser para camiones y tractores. Ahora es para tu horno.
Los propietarios de viviendas lo han ignorado durante años. El petróleo era barato. Pero los precios del petróleo están subiendo. El biodiesel se está poniendo al día. Las mezclas “BioHeat” contienen 5, 10 o 20 por ciento de biocombustible mezclado con aceite de calefacción estándar. Puedes quemar estas mezclas en un horno de aceite convencional. No se necesita conversión.
El beneficio medioambiental es claro. Menos contaminantes. Menos dióxido de carbono. Estos combustibles provienen de cultivos energéticos. Trigo. Maíz. Soja. Caña de azúcar. Son sostenibles.
Pero hay un cuello de botella. Suministrar. No hay suficientes distribuidores. En Estados Unidos, sólo unas 19 empresas suministran mezclas BioHeat a clientes residenciales. Si vives lejos de un distribuidor, no tienes suerte. Verifique su disponibilidad local antes de comprometerse.
### Aires acondicionados accionados por hielo
El hielo es fantástico para los cócteles. Es menos obvio como fuente de refrigeración principal para un edificio de oficinas moderno o un edificio suburbano de dos niveles. Sin embargo, Ice Energy ha demostrado que el agua congelada puede impulsar el aire acondicionado. Su sistema no reemplaza su aire acondicionado por completo. Funciona junto a él. El objetivo es simple: trasladar el trabajo pesado a las horas de menor actividad.
Durante el calor del día, las rejillas se tensan. Los hogares y las empresas ponen en marcha las unidades. Esto aumenta el consumo de energía. Los sistemas impulsados por hielo cambian las reglas del juego al congelar el agua por la noche. Ellos almacenan ese hielo. Luego, durante el día, el hielo enfría el refrigerante. El compresor se para. Esto reduce el consumo total de energía en aproximadamente un 30 por ciento.
Cómo los sistemas de energía de hielo reducen los costos de enfriamiento
El mecanismo es sencillo. No necesitas un título en física para comprenderlo. Por la noche, la unidad hace circular refrigerante a través de serpentines de cobre. Estas bobinas se encuentran dentro de un tanque que contiene 450 galones de agua. El refrigerante extrae el calor. El agua se congela.
El almacenamiento es clave. El hielo se asienta en el tanque. Cuando llega el calor diurno, la unidad de aire acondicionado existente no funciona a plena capacidad. En cambio, el hielo enfría el refrigerante caliente. El edificio se mantiene cómodo. La red se mantiene estable. Ahorras dinero en las facturas de electricidad. Este sistema de enfriamiento con energía de hielo es particularmente efectivo en regiones con altas temperaturas diurnas y tarifas nocturnas más bajas.
El concepto del carbón verde: convertir la contaminación en energía
“Carbón verde” suena como un oxímoron. El carbón es notoriamente sucio. Contiene entre un 25 y un 90 por ciento de carbono. Al quemarlo se libera dióxido de carbono, azufre y óxido de nitrógeno. Esos gases impulsan el calentamiento global. La ciencia, sin embargo, ofrece un giro.
Los científicos utilizan un proceso llamado gasificación. Elimina el oxígeno del agua utilizando el carbono del carbón. El resultado es gas hidrógeno de combustión limpia. Ese gas puede alimentar una turbina. La turbina produce electricidad. Las emisiones no se limitan a ventilar. Se bombean bajo tierra. Otros contaminantes se convierten en sólidos. Esos sólidos se pueden quemar. Es un proceso complejo. Pero cambia la forma en que vemos los combustibles fósiles.
Calentamiento de agua eólico casero: una opción sostenible
Sabemos que el viento genera electricidad. ¿Qué pasa con el calor? No necesitas un enorme molino de viento en tu patio trasero. Los estudiantes de la Universidad Estatal de Oregón lo demostraron en 2006. Construyeron un calentador de agua de turbina eólica del tamaño de una pinta.
Este sistema es completamente sostenible. A diferencia de los calentadores tradicionales que utilizan elementos eléctricos o llamas de gas, este depende del viento. Se atornilla a un tejado. ¿El requisito clave? Suficiente viento para hacer girar la turbina.
La mecánica es elegante. La turbina hace girar imanes unidos a una placa de metal. Esos imanes giran cerca de una placa de cobre. La resistencia magnética calienta el cobre. El agua bombeada a través de un tubo de cobre en la parte posterior de la placa absorbe ese calor. El resultado es agua caliente. Teóricamente, esta agua caliente puede circular por la casa. Se convierte en una fuente de calor. Es una solución práctica para lugares ventosos.
Preguntas frecuentes
¿Cuáles son los costos iniciales de instalación de sistemas geotérmicos?
Los sistemas geotérmicos son inicialmente costosos debido al costo de la perforación y el equipo, que a menudo oscilan entre $ 10 000 y $ 20 000, pero pueden reducir significativamente sus costos de energía a largo plazo.
¿Existen incentivos gubernamentales para instalar sistemas solares de calefacción y refrigeración?
Sí, muchos gobiernos ofrecen incentivos fiscales, reembolsos y subvenciones para compensar el costo de instalar sistemas solares de calefacción y refrigeración, promoviendo su adopción.
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