Energía solar térmica y fotovoltaica

1. Energía solar térmica: El aprovechamiento de la energía solar térmica se realiza a través de los captadores o paneles solares para calentamiento de agua (calefacción y agua caliente sanitaria) gracias a la radiación solar.
Por el interior del captador circula un fluido (líquido anticongelante) que transmite el calor solar hacia donde se quiera aprovechar.
El circuito primario es el existente entre el captador y el depósito acumulador (por el que circula el fluido anticongelante)
El Intercambiador transfiere el calor del circuito primario al circuito secundario.
El circuito secundario es que parte del acumulador, donde el agua ya se ha calentado gracias al intercambiador, y se distribuye hacia los puntos de consumo: grifos de agua caliente o calefacción.

El número de captadores solares depende del consumo de agua caliente previsto, de la zona climática donde esté situado el edificio, de la orientación y de las posibilidades de la integración en el mismo.

 

2. Energía solar fotovoltaica: En la energía fotovoltaica, la radiación solar se transforma directamente en electricidad a través de las células fotovoltaicas, aprovechando las propiedades de los materiales semiconductores como el silicio, que se obtiene a partir de la arena. Necesitan un inversor u ondulador, que transforme la corriente continua en corriente alterna para su consumo. Es recomendable el uso de baterías para el almacenamiento de la energía producida en instalaciones no conectadas a la red.

Los paneles solares se pueden utilizar como parte integrante del proyecto desde el diseño del mismo, y así optimizar el rendimiento solar y el diseño del edificio. La radiación solar depende de: la latitud, la pureza atmosférica (contaminación ambiental y humedad) y las obstrucciones geométricas (sombras que se puedan proyectar sobre los paneles fotovoltaicos) y climáticas

Sistemas Solares Pasivos

Los sistemas solares pasivos son parte integrante del diseño del edificio y tratan de captar y acumular el calor proveniente de la energía del sol. Estos son los principales sistemas:

1. Muro Trombe: Es un muro de gran espesor orientado al sol, construido con materiales de gran inercia térmica como la piedra, adobe, hormigón o incluso agua, pintado de negro o color muy oscuro por la cara exterior. Se coloca una lámina de vidrio, que genera un efecto invernadero, por el cual la luz, al tocar el muro lo calienta. Por este motivo se eleva la temperatura de la superficie oscura y de la cámara de aire existente entre el muro y el vidrio. Su funcionamiento se basa en la diferencia de densidad del aire caliente y el aire frío, que provoca corrientes en una u otra dirección dependiendo de las trampillas que estén abiertas. Estas corrientes de aire caliente o templado calientan o refrescan introduciendo o extrayendo el aire caliente del edificio o las estancias donde se instale.

 

 

2. Muro de acumulación ventilado: similar al anterior pero que incorpora orificios en la parte superior e inferior para facilitar el intercamio de calor entre el muro y el ambiente mediante convección.

 

3. Muros de agua: son recipientes o paredes llenas de agua que forman un sistema integrado de calefacción, al combinar captación y almacenamiento.

 

 

4. Techo de acumulación de calor: en ciertas latitudes es posible usar la superficie del techo para captar y acumular la energía del sol. También conocidos como estanques solares, requieren de complejos dispositivos móviles para evitar que se escape el calor durante la noche.

Proyectos

Un observatorio boreal situado en una de las latitudes más extremas (Rovaniemi, Finlandia), rodeado de frondosos e interminables bosques y naturaleza en su estado más puro.

La estructura compacta y aerodinámica, minimiza las pérdidas de calor y protege al edificio de los fríos vientos finlandeses. A su vez, todo el programa queda enterrado y cubierto mediante una capa vegetal, aprovechando así la inercia térmica terrestre y reduciendo el impacto visual del edificio y las emisiones  CO2 a la atmósfera.

El proyecto genera energía eólica y geotermia para suministrar electricidad para el funcionamiento del edificio y los distintos equipos. La energía generada es enviada a la red, que a su vez suministra al edificio la energía necesaria para su funcionamiento. Dada la implementación de estas estrategias, toda la energía generada es suficiente para cubrir la demanda del edificio.

Edificio que se calienta con algas

En la feria de arquitectura de Hamburgo se presentó la casa BIQ (Bio Intelligent Quotient): un proyecto que permite vivir en una vivienda calefaccionada por microalgas. Éstas se encuentran en paneles de vidrio y se cultivan a base de luz, agua, nutrientes y dióxido de carbón.

Aunque suene increíble, en ningún momento se utilizan combustibles fósiles. Al crecer, las algas que se encuentran en los paneles permiten que el edificio se aísle de los ruidos externos y del sol en verano. A su vez, cuando las algas se desarrollan, se extrae el excedente en biogás para generar calor frente a las temperaturas invernales.

Las mismas fueron extraídas de un río cercano y no sufrieron modificaciones genéticas. Una vez en los paneles, se les provee de dióxido de carbono y nutrientes para que puedan desarrollarse y ser parte del sistema automatizado.

Si bien la realización tuvo un costo elevado, 6,5 millones de dólares aportados por Internationale Bauausstellung (IBA), una institución del gobierno alemán orientada al desarrollo arquitectónico y urbanístico.

 

Factores que impulsan o detienen la arquitectura sustentable

La industria de la construcción es una de las más importantes para el desarrollo económico, además la construcción es el mejor termómetro de una economía y esto se explica fácilmente por su efecto multiplicador al relacionar varios niveles de proveedores, servicios y generadores de empleo, por el uso extensivo de mano de obra, el número de cotizantes en el seguro social, etc.

El gran impacto en la economía también se generan efectos negativos relacionados entre otros factores a su enorme consumo energético, de recursos no renovables y una importante fuente de residuos y contaminación para el aire, el suelo y el agua en los diversos procesos involucrados desde la producción de los materiales de construcción hasta el uso y mantenimiento de los edificios.

Por otro lado, los grandes avances tecnológicos facilitan la disponibilidad de energía, de sistemas de climatización, de iluminación artificial así como de medios que en apariencia amortiguan los impactos al medio ambiente, con ello se han desarrollado tendencias y modas de diseño totalmente desvinculadas con los elementos ambientales circundantes.

 

Haciendo uso de los materiales y técnicas locales y aprovechando todas las condiciones favorables del clima y la geografía para lograr confort en forma natural. Ahorrando energía: Haciendo uso de energías renovables y cuando sea necesario recurrir a las no renovables, en la forma que implique menos derroche.

 

Impulsan arquitectura con alta tecnología bioclimática

La alta tecnología bioclimática abre nuevas posibilidades para que los edificios interactúen de modo inteligente con el clima del lugar donde se encuentran, proporcionen comodidad a sus habitantes y beneficien al medio ambiente al funcionar con el menor gasto energético posible.

Las propuestas tecnológicas actuales, no solo atienden a las condiciones plásticas o la apariencia final de una construcción. Gracias a estas herramientas, los arquitectos planean distintas combinaciones tecnológicas que van desde su ubicación y diseño hasta la selección de los materiales del envolvente arquitectónico.

Ya existen, por ejemplo, ventanas inteligentes que ayudan a regular favorablemente la luz y la temperatura, así como muros verdes que permiten el paso del aire del exterior y modifican su temperatura para contar con una mejor ventilación, expuso. También se han desarrollado innovadores sistemas de captación de agua de lluvias y sensores que permiten automatizar la iluminación.

Actualmente, los despachos de arquitectura, las oficinas de ingeniería, los inversionistas y los desarrolladores se interesan cada vez más por el tema, entre otras razones porque el diseño bioclimático permite importantes ahorros en la operación de un edificio por concepto de energía, además de la demanda de los usuarios por vivir y adquirir ese tipo de espacios.

Dirección General de Divulgación de la Ciencia de la UNAM http://www.bitsenimagen.com/impulsan-arquitectura-con-alta-tecnologia-bioclimatica

¿Cómo hacer para que las ciudades sean más sustentables?

Con educación. Cuando la sociedad entienda que la sostenibilidad no es negociable, que el confort no se negocia, que el aprovechamiento de la luz natural no se negocia. Cuando la sociedad reclame, obligue y exija la sostenibilidad como pilar no negociable los arquitectos no tendrán excusa para no hacerlo.

El asunto no es tanto decidir cuál es el mejor sistema de certificación ni cuál el código de construcciones para arquitectura sostenible, la pregunta es cómo nos preparamos para que la mayoría de la gente se sienta en derecho de tener una arquitectura mejor.
Hay que estar educando para que las personas sepan qué es calidad y que la arquitectura de calidad es obligatoriamente sustentable.